IBM-ovi znanstvenici napravili su još jedan značajan korak prema ubrzavanju protoka informacija unutar računalnih čipova. Umjesto elektrona znanstvenici su iskoristili svjetlost i napravili nanofotonski prekidač, oko 100 puta manji nego što je promjer ljudske kose. Taj prekidač važan je građevni element za buduća računala jer kontrolira protok informacija u čipovima i značajno ubrzava njihov rad, a uz to troši manje energije. “Ovaj sklo ključan je dio naših nastojanja da napravimo optičku mrežu na čipu. Kad se osvrnemo na znanstvene proboje koji su se dogodili u proteklih nekoliko godina, sada vidimo da je naša ideja izvediva”, rekao Yurii Vlasov, voditelj projekta u IBM-ovu Istraživačkom centru TJ Watson.

Minijaturno
IBM-ovo novo otkriće velik je napredak u pokušajima da se naprave ultra-brzi višejezgreni sustavi čipova u kojima se informacije prenose pomoću pulseva svjetlosti u siliciju, umjesto da putuju bakrenim vodovima. U radu objavljenom u časopisu Nature Photonics, IBM-ovi istraživači opisuju jednostavan princip: električni signali pretvaraju se u svjetlosne, a novi prekidač tada usmjerava promet signala u mreži, što znači vrlo efikasnu komunikaciju između procesorskih jezgri. IBM-ov tim pokazao je da njihov prekidač ima svojstva koja ga čine idealnim za ugradnju u čipove. Prvo, prekidač je jako mali: oko 2000 prekidača stane na površinu jednog milimetra četvornog, što omogućava izgradnju minijaturnih, višejezgrenih procesora. Drugo, sklop je sposoban usmjeravati golemu količinu podataka jer istodobno barata s velikim brojem valnih duljina svjetlosti. Svaka valna duljina može prenijeti do 40 gigabita podataka u sekundi, što znači da je kombinacijom sklopova moguće postići propusnost od jednog terabita u sekundi. I na kraju, što je možda najznačnije u ovom trenutku, znanstvenici su pokazali da njihov optički prekidač može raditi u stvarnim uvjetima, dakle u čipovima koji rade u velikom temperaturnom rasponu. Kako su različiti dijelovi procesora pod različitim opterećenjem, time je i njihova temperatura različita, no novi sklop se pokazao otpornim na te promjene. IBM-ov znanstvenici smatraju da ta otpornost na promjenu temperature ključna karakteristika koju mora ima optička mreža ugrađena u čip. Velik broj znanstvenika u mikroelektroničkoj industriji radi na višenitnosti, paralelizmu izračuna, a brzinu pokušavaju postići na dva osnovna načina: gradeći sustave s velikim brojem procesora ili upotrebljavajući više jezgri u jednom procesoru, na jednom čipu.

Ušteda energije
Tako, primjerice, IBM-ov procesor nazvan Cell koji se nalazi u Sonyjevoj igraćoj konzoli PlayStation 3, ima devet “mozgova”, odnosno jezgri. Kako rastu korisnički zahtjevi za bržim procesorima i računalima, inženjeri koji dizajniraju čipove planiraju povećati broj jezgara na desetke ili čak stotine. Međutim, taj pristup ima smisla samo ako svaka jezgra može efikasno komunicirati s drugim jezgrama i prenositi velike poruke u razumno kratkom roku. U procesorima koje danas imamo u svojim računalima, jezgre komuniciraju putem milijuna sićušnim bakrenih vodova. No, premrežavanje bakrom koristi mnogo električne energije, a postoje i limiti u količini informacija koje su njima mogu prenijeti. IBM-ov istraživači procesorske su jezgre spojili pulsevima svjetlosti koji prolaze optičkom mrežom koja se ugrađena u silicij. Poput “makro” optičke mreže, mreža na čipu prima, odašilje i preusmjerava signale iz pojedinih jezgri. Pošto su informacije utisnute u svjetlosni val, uz korištenje 10 puta manje energije može se prenijeti 100 puta više informacija.