"Wir haben es geschafft, jene Kupferdrähte zu ersetzen, die die verschiedenen Teile eines Computerchips miteinander verbinden. Wir haben sie durch optische Verbindungen ersetzt, die die Signale per Licht transportieren statt mit elektrischem Strom."
William Green arbeitet in den IBM-Forschungslabors in Yorktown Heights im US-Bundesstaat New York. Daten, sagt er, können per Licht deutlich schneller reisen als in Form von elektrischem Strom. Das liegt unter anderem daran, dass ein Lichtleiter mehrere Farben gleichzeitig transportieren kann. Damit verfügt er – im Gegensatz zu einem Stromleiter – über mehrere Datenkanäle gleichzeitig.
Rechnen allerdings lässt sich per Licht heute noch nicht. Das muss nach wie vor mit elektrischen Impulsen passieren. Aber zumindest der Datenverkehr zwischen den verschiedenen Prozessoren in einem Rechner ließe sich deutlich auf Trab bringen, wenn man die Bits und Bytes per Licht übermitteln könnte statt wie bisher über elektrische Leiterbahnen. Doch um das zu schaffen, braucht es gleich mehrere Komponenten: Eine Lichtquelle und einen sogenannten Modulator, er wandelt die elektrischen Signale in optische Signale um. Ferner eine Übertragungsstrecke sowie einen Empfänger. Wie haben die IBM-Forscher das angestellt?
"Wir verwenden winzige Halbleiterlaser. Dazu kommen Modulatoren, sie prägen dem Infrarotstrahl des Lasers die Daten auf. Als Leiter für das Licht nutzen wir keine Glasfasern, sondern winzige Gräben in dem Silizium, aus dem der Chip ja sowieso besteht. Am Ende des Lichtleiters sitzt dann der Empfänger, der Photodetektor. Er fängt das Licht auf und wandelt es wieder in elektrische Signale um."
Im Laufe der letzten Jahre war es den Forschern zunächst gelungen, die einzelnen optischen Komponenten zu entwickeln. Jetzt bestand die Herausforderung darin, alle Komponenten unter einen Hut zu bekommen – oder besser gesagt auf einem fingernagelgroßen Chip unterzubringen. Genau das sei nun gelungen, sagt William Green.
"Wir konnten alle diese optischen Komponenten so weit schrumpfen, dass sie auf einen Mikrochip passen und nicht viel größer sind als die anderen, die normalen Strukturen, etwa die Leiterbahnen."
Laser, Lichtleiter, Photodetektor – ihre Größe bewegt sich im Nanomaßstab, im Bereich von Millionstel Millimetern. Um einen optischen Chip herzustellen, genügt es, die herkömmlichen Fertigungsmethoden der Chiptechnologie ein wenig zu modifizieren, sagt Green – eine wichtige Voraussetzung für eine spätere Massenproduktion. Neue Geschwindigkeitsrekorde stellt der Licht-Chip von IBM zwar noch nicht auf. Er soll erst mal demonstrieren, dass die Sache überhaupt funktioniert. Doch die Perspektiven sind verlockend, meint Green.
"IBM entwickelt diese Technologie vor allem, um eine neue Generation von Supercomputern zu bauen. Und diese neue Generation sollen 1000 mal schneller sein als die besten Superrechner von heute."
Fünf bis acht Jahre könnte es dauern, bis diese superschnellen Maschinen Einzug in die Rechenzentren halten, schätzt William Green. Doch auch Otto Normalverbraucher könnte eines Tages profitieren: So sind optische Chips denkbar, mit deren Hilfe sich Filme aus dem Internet viel schneller herunterladen lassen als heute.
William Green arbeitet in den IBM-Forschungslabors in Yorktown Heights im US-Bundesstaat New York. Daten, sagt er, können per Licht deutlich schneller reisen als in Form von elektrischem Strom. Das liegt unter anderem daran, dass ein Lichtleiter mehrere Farben gleichzeitig transportieren kann. Damit verfügt er – im Gegensatz zu einem Stromleiter – über mehrere Datenkanäle gleichzeitig.
Rechnen allerdings lässt sich per Licht heute noch nicht. Das muss nach wie vor mit elektrischen Impulsen passieren. Aber zumindest der Datenverkehr zwischen den verschiedenen Prozessoren in einem Rechner ließe sich deutlich auf Trab bringen, wenn man die Bits und Bytes per Licht übermitteln könnte statt wie bisher über elektrische Leiterbahnen. Doch um das zu schaffen, braucht es gleich mehrere Komponenten: Eine Lichtquelle und einen sogenannten Modulator, er wandelt die elektrischen Signale in optische Signale um. Ferner eine Übertragungsstrecke sowie einen Empfänger. Wie haben die IBM-Forscher das angestellt?
"Wir verwenden winzige Halbleiterlaser. Dazu kommen Modulatoren, sie prägen dem Infrarotstrahl des Lasers die Daten auf. Als Leiter für das Licht nutzen wir keine Glasfasern, sondern winzige Gräben in dem Silizium, aus dem der Chip ja sowieso besteht. Am Ende des Lichtleiters sitzt dann der Empfänger, der Photodetektor. Er fängt das Licht auf und wandelt es wieder in elektrische Signale um."
Im Laufe der letzten Jahre war es den Forschern zunächst gelungen, die einzelnen optischen Komponenten zu entwickeln. Jetzt bestand die Herausforderung darin, alle Komponenten unter einen Hut zu bekommen – oder besser gesagt auf einem fingernagelgroßen Chip unterzubringen. Genau das sei nun gelungen, sagt William Green.
"Wir konnten alle diese optischen Komponenten so weit schrumpfen, dass sie auf einen Mikrochip passen und nicht viel größer sind als die anderen, die normalen Strukturen, etwa die Leiterbahnen."
Laser, Lichtleiter, Photodetektor – ihre Größe bewegt sich im Nanomaßstab, im Bereich von Millionstel Millimetern. Um einen optischen Chip herzustellen, genügt es, die herkömmlichen Fertigungsmethoden der Chiptechnologie ein wenig zu modifizieren, sagt Green – eine wichtige Voraussetzung für eine spätere Massenproduktion. Neue Geschwindigkeitsrekorde stellt der Licht-Chip von IBM zwar noch nicht auf. Er soll erst mal demonstrieren, dass die Sache überhaupt funktioniert. Doch die Perspektiven sind verlockend, meint Green.
"IBM entwickelt diese Technologie vor allem, um eine neue Generation von Supercomputern zu bauen. Und diese neue Generation sollen 1000 mal schneller sein als die besten Superrechner von heute."
Fünf bis acht Jahre könnte es dauern, bis diese superschnellen Maschinen Einzug in die Rechenzentren halten, schätzt William Green. Doch auch Otto Normalverbraucher könnte eines Tages profitieren: So sind optische Chips denkbar, mit deren Hilfe sich Filme aus dem Internet viel schneller herunterladen lassen als heute.