IBM-onderzoekers vertragen licht

Wetenschappers van IBM hebben in samenwerking met collega-onderzoekers licht weten te vertragen. Dat is veelbelovend voor toekomstige ultrasnelle interne computerverbindingen.

Lichtsnelheid De snelheid van het licht is eind negentiende eeuw (1887) bepaald door de wetenschappers Albert Michelson en Edward Morley. Zij voerden experimenten uit met licht in een vacuüm om de snelheid ervan te meten. Hieruit kwam de - in vacuüm geldende - constante van 299.792.458 meter per seconde (bijna driehonderdduizend kilometer per seconde). In de zeventiende eeuw had Galileo Galilei al geprobeerd de lichtsnelheid uit te rekenen. Hij boekte echter geen resultaat. Vervolgens heeft de Deense astronoom Ole R�mer in 1676 een berekening gedaan aan de hand van de verduistering van de Jupiter-maan Io. Hij kwam daarmee uit op een lichtsnelheid van ongeveer 225 duizend kilometer per seconde. De snelheid van licht is niet constant in stoffen; in glas bijvoorbeeld wordt het iets vertraagd, waardoor prisma's licht breken (in verschillende golflengtes, dus kleuren).

De IBM'ers hebben al prototypes gemaakt van een chip die licht kan vertragen. Deze 'fotonic silicon waveguide' bestaat uit een plak silicium die is voorzien van reeksen minuscule gaatjes. Binnenkomend licht wordt verspreid over die openingen en daarmee afgeremd tot maximaal ééndriehonderdste (1/300e) van de oorspronkelijke snelheid. De mate van afremming valt te sturen door een voltage over de chip te laten gaan.
Deze manipulatie van licht op het niveau van één chip betekent dat de techniek bruikbaar is voor het transport van data tussen en zelfs binnen computers. De variatie in de lichtvertraging maakt aansluiting op langzamere elektronische componenten, optische vertragers, buffers en zelfs geheugens mogelijk.
Licht wordt al gebruikt voor datacommunicatie, maar dan vooral op het niveau van telecommunicatie. Bovendien is de huidige techniek relatief kostbaar. IBM benadrukt dat de nu geproduceerde chip is opgebouwd uit standaardmaterialen en -componenten. Massaproductie en algemeen gebruik zouden dus om de hoek liggen.

Wereldwijd

Deze doorbraak is bereikt in samenwerking met wetenschappers van de Harvard- en Berkeley-universiteit. Wereldwijd zijn veel onderzoekers bezig met dit terrein, onder wie wetenschappers bij ict-bedrijven als Intel en HP, en kleine ondernemingen als Luxtera. Laatstgenoemde zegt dat het de productie van zijn optische chips in 2007 start. Intel heeft ook al prototypen gemaakt van optische chips met minuscule Raman-lasers erop. Het heeft daarvoor standaard productieprocessen gebruikt.
De combinatie van siliciumtechnologie, in gebruik voor de huidige chips, en optische technologie moet snelle en al makkelijk massaal te produceren elektronica opleveren. Dit belooft niet alleen veel hogere communicatiesnelheden, maar ook lager energieverbruik en minder hitteafgifte. Daarmee raakt licht dus drie vliegen in één klap. IBM kijkt nu ook naar componenten voor herconfigureerbare netwerken met snelheden van 10 tot 40 Gb per seconde.

Commercieel uitbaten

IBM laat weten klaar te zijn om de technologie commercieel uit te baten. Het zoekt daarvoor nog externe partners die de kwalificatie in een echte productieomgeving op zich nemen. De productie is nu gedaan in IBM's optische laboratorium in Zürich (Zwitserland). Dat lab heeft echter geen capaciteit voor grootschalige fabricage. De IBM-onderzoekers, Yurii Vlasov, Martin O'Boyle, Hendrik Hamann en Sharee McNab van het onderzoekscentrum in Zürich, zetten hun doorbraak uiteen in de novembereditie van het wetenschapsblad Nature.
 

http://www.research.ibm.com/photonics
http://domino.research.ibm.com/comm/pr.nsf/pages/news.20051103_photonics.html