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Computer rechnen mit Lichtgeschwindigkeit:


05.08.1988 - 

AT&T entwickelt ersten optischen Rechner

MURRAY HILL (IDG) - In den Porschungslabors des Telekommunikationskonzerns American Telephone & Telegraph (AT&T) steht der erste Prototyp eines optischen Computers kurz vor der Fertigstellung. Im Februar nächsten Jahres soll der Rechner, bei dem die Signalübermittlung mit Lichtpartikeln (Photonen) durchgeführt wird, der Öffentlichkeit vorgestellt werden.

Bei den Prototypen handelt es sich um ein simples Vorführmodell mit etwa 100 logischen Gattern. Nach Angaben von Alan Huang, dem Leiter des Optical Computing Departments von AT&T, reicht er zwar nur dazu aus, "eine Waschmaschine zu steuern". Trotzdem sei diese Maschine ein erster Schritt auf dem Weg in die Zukunft der Digitalrechner. Grundbaustein dieser Computer der nächsten Generation wird der optische Transistor sein. Dieser funktioniert ähnlich wie sein elektronischer Vorgänger. Der "dramatische" Unterschied zwischen beiden liege - so Huang - in der Geschwindigkeit, mit der die optischen Transistoren schalten können. Zur Zeit werde die Rechengeschwindigkeit in Nanosekunden - das sind Milliardstel Sekunden - gemessen. Die Schaltgeschwindigkeit von optischen Computern bewegt sich im Bereich der Femtosekunden, das sind Billiardstelsekunden.

In den Labors von AT&T wird mit drei Typen von Schaltelementen für optische Digitalrechner experimentiert. Bei allen dreien werden Kristalle so kombiniert, daß sie vorhersehbar reagieren, wenn sie mit Licht in Berührung kommen.

Logisches Schalten mit optischen Transistoren

Beim ersten Typus der "Self Electro-Optic Effect Device" (SEED), werden 2500 Kristallschichten, die jeweils nur eine Dicke von zehn Atomen haben, kombiniert. Unter bestimmten Umständen können diese Kristalle Licht reflektieren. Wenn Licht von der SEED reflektiert wird, gilt das als logisch Eins, wenn nicht, als Null. Ähnlich funktioniert das "Optic Logic Etalon" (OLE). Dabei handelt es sich um eine Platte mit einem Zoll Durchmesser, die aus dreihundert Kristallschichten gebildet wird. In Kombination mit einer zweiten Platte bildet sie das Schaltelement. Der dritte Typ von Schaltern ist die "Quantum-Well Envelope State Transition Device" (QWEST). Bei ihr kommen synthetisch hergestellte Kristalle zum Einsatz. Diese verändern ihre Dichte, wenn Licht auf sie trifft. Sie bleiben getönt oder werden transparent - Null oder Eins.

Alan Huang bezeichnet den Übergang von elektronischen Schaltelementen zu optischen als eine logische Entwicklung. Schließlich hatten Photonen gegenüber Elektronen viele Vorteile: Sie können mehr Information transportieren, weil sie einfach mehr Platz haben. Da sie keine elektrische Ladung tragen, könnten sich ihre Wege innerhalb einer Leitung ohne Interferenz kreuzen.

Das Hauptproblem der AT&T-Forscher ist es jetzt, die möglichen hohen Schaltgeschwindigkeiten in den Griff zu bekommen. Solange optische Schaltelemente mit herkömmlichen Transistoren und Leitungen kombiniert werden, können sie nicht ihre volle Schaltgeschwindigkeit erreichen. Erst bei dem AT&T-Prototypen eines optischen Rechners werden alle Bausteine auf optischer Technik beruhen.