Bugünlerde çok hızlı ve daha güçlü internet bağlantılarına ve bilgisayarlara ihtiyaç duyuluyor. Ancak, geleneksel merkez işlemci (CPU) birimi bilgisayarların performansını sınırlıyor çünkü onlar büyük miktarda ısı üretiyorlar. milyon tane transistör elektronik sinyallerin değişimi ve yükseltilmesi için sorumludur. CPU'nun bir santimetre karesi 125 Watt'lık ısıdan fazlasını yayar, bu bir elektriksel portatif ısıtıcının bir santimetrekaresinden 10 kat daha fazladır. Elektronlar yerine fotonlar Elektronik devrelerde elektronların yerine fotonların kullanılmasının en önemli avantajı ısı konusundadır.
Çünkü elektron yerine fotonların kullanılabildiği devrelerde ısı üretimi daha azdır. Üstelik fotonlu devreler de yüksek veri transfer oranı da sağlanabilinmekte. Bugünlerde telekomünikasyon mühendisliğinin geniş bir bölümüne rağmen optik sinyal aktarma üzerine kurulmuştur, bilginin kodlanmasında gerekli olan şey elektronik olarak kontrol edilen ağ anahtarları kullanılarak üretildi. Bir kompakt optik transistör hâlâ çok uzak olmasına rağmen ETH Zurich Fiziksel Kimya Laboratuvarı'nda bir araştırmacı grubu tek atomlu optik transistör yaparak başarılı kesin bir buluşla bunu başardılar.
Bunun için onlar molekülün enerjisinin gerçek durumunu kullandılar, kuantize halini. Laser ışıkları vurduğunda bir molekül taban durumundadır, ışık absorbe olmuştur. Sonuçta laser ışını dinmiştir. Aksine, bir ikinci ışın yoluyla hedefte tekrar enerji absorbe edilir. Bu gerçekleşir çünkü ışın değişimleri molekülün kuantum durumu ile ışık yükseltilir. Bu uyarılmış emisyon diye tanımlanır, Albert Einstein 90 yıl önce bu laser ilkesinin temel formunu tanımlamıştı. Optik transistörler fotoniğin etkisiyle araştırılmaya ve geliştirilmeye devam edilen en önemli çalışma konularından biri hâline geldi. Daha hızlı bir elektronik dünya için yakın gelecekte pek çok gelişme yaşanacak gibi gözüküyor.
Daha hızlı ve daha çok veri işleme kapasitesindeki optik bilgisayarlar yaygınlaşmaya başladı. Şimdilerde ise bilim insanları optik bilgisayarlar konusundaki çalışmaları bir adım daha öteye taşıyarak optik devreleri ana akım haline getirmek için kafa kafaya verdiler. Bu sayede bütün hesaplamalar 1000 kat daha hızlı gerçekleşebilir. Peki optik bilgisayarlar nedir ve nasıl çalışır? Elektro-optik bilgisayar ve saf-optik bilgisayar olmak üzere İki ana optik bilgisayar türü bulunmaktadır. Elektro-optik bilgisayarlarda, veriler işlemcilere optik olarak aktarılmaktadır. Fakat hesaplaması elektronik olarak gerçekleştirilmektedir. Saf optik bilgisayarlar ise birden fazla frekans kullanmaktadır.
Bütün işlemleri ışıkla tamamlayarak daha yüksek bant genişliğine ulaşmaktadır. Aynı zamanda daha hızlı bir kullanım imkanı sunmaktadır. Optik bilgisayarlarda yapıcı ve yıkıcı girişimler kullanılmaktadır. Böylece tamamen optik anahtarlama durumlarına izin verilmektedir. Optik bilgisayarlarda daha yüksek verim için çalışmalar devam ederken transistörler konusunda da ilerleme kaydedildi. Geçtiğimiz günlerde klasik transistörlerden 100 ile 1000 kat daha hızlı çalışabilen optik anahtarlama sistemi ile çalışan transistörler duyurulmuştu.
Bu optik transistörlerle daha verimli kullanıma ve saniyede neredeyse 1 trilyona varan işlem kapasitesine ulaşabilmek mümkün olacak. Optik transistörler, düşük enerji gereksinimine sahip olup hacimli soğutma elemanı gerektirmez. Klasik transistörler aşırı ısındığında akımlar yükselip, standart çalışma değerleri değişir. Bu nedenle transistörler bir soğutucu kullanımı gerektirmektedir. Bütün bunlar göz önüne alındığında optik bilgisayarlar daha yüksek kalitede çalışabilecek. Peki bu optik anahtarlama sistemi nasıl çalışmaktadır? Kontrol ışını ve durum tanımlayıcısı olmak üzere iki çeşit lazer kullanmaktadır.
Boolean sistemini kullanıp bir ve sıfırlardan oluşan iki durum oluşturmaktadır. Bu durum bir mikro ışın içinde tutulmaktadır. Skoltech`in optik anahtarlama deneyinde kullanılan mikro boşluk, yansıtıcı yüzeyler arasına yerleştirilmiştir. Bu yapı inorganik olup 35 nanometre inceliğine sahiptir. Optik transistörlerinin yapımındaki güç tüketimi azaltılmasında konusunda, bazı temel noktalar belirlendi. Güç tüketimi halinde iyileştirme yapılamadığı için, çoğu transistör anahtarlama için daha fazla enerji harcar. Bunun aksine anahtar, aygıtları birbirine bağlayıp lazer ışını yoğunluğunu 23000`e ulaştırabilmektedir. Böylece bir amplifikatör görevi görmektedir.
Yüksek düzeyde ayarlanmış bir dalga boyu ve kondensat tespiti için yeni bir ölçüm tekniği belirlenmiştir. Aynı zamanda mikro boşluk moleküllerindeki titreşimler sayesinde verimli anahtarlama gerçekleştirilmiştir. Bütün bunlara ek olarak minimum sistem gürültüsü sağlanmıştır. Bunların sonunda ısınma azalıp, sinyal-gürültü oranı üst düzeye çıkmıştır. Çünkü yapılan ayarlamalar mikro boşluk tarafından emilen enerjiyi azaltmaktadır. Optik bilgisayarlarda kullanılan optik hesaplama, elektron tabanlı hesaplamaya göre ışık dalga boylarının doğasında bulunan çoğullama yeteneğine sahiptir. Bunun yanı sıra içinde başka avantaj ve dezavantajlar da barındırmaktadır.
Optik bilgisayarların sunduğu daha yüksek hız ve daha düşük ısıtma, güç tüketimi imkanları ile tüm elektronik tasarımlarında kullanımını cazip kılıyor. Bu nedenle optik bilgisayarlar, optik anahtarlarında kombinasyonu ile bilgi işlemin geleceğinde önemli rol oynayacak.
