Ilmuwan ciptakan lagi superkomputer baru

Para peneliti telah menciptakan jenis baruperangkat optik yang cukup kecil untuk memuat jutaan data pada satu chip komputer yang akhirnya dapat mencipta sistem pemrosesan informasi yang lebih cepat dan kuat, sekaligus mencipta komputer super.

"Dioda optik positif" ini dibuat dari dua cincin silikon tipis yang diameternya berukuran 10 mikron atau sepersepuluh tebal rambut manusia.

Tidak seperti halnya dioda optik lainnya, dioda ini tidak membutuhkan bantuan luar untuk mentransmisikan sinyal dan dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam chip komputer.

Dioda ini mampu melakukan "transmisi nonresiprokal" yang artinya mentransmisikan sinyal hanya melalui satu arah sehingga membuatnya mampu memproses informasi, kata Minghao Qi, profesor teknik elektro dan komputer pada Universitas Purdue.

"Transmisi satu arah adalah bagian paling fundamental dari sebuah sirkuit logika, sehingga dioda-dioda kami membuka pintu menuju pemrosesan informasi optik," kata Qi, yang bekerja dalam sebuah tim bersama Andrew Weiner, yang juga seorang profesor teknik elektro dan komputer pada universitas sama.

Dioda-dioda ini digambarkan dalam sebuah makalah yang diterbitkan online pada 22 Desember dalam jurnal Science.  Makalah ini ditulis oleh para mahasiswa S1 Li Fan, Jian Wang, Leo Varghese, Hao Shen dan Ben Niu.

Kendati kabel-kabel fiberoptik itu penting dalam mentransmisikan sejumlah besar data dari seluruh dunia, namun pemrosesan informasi malah melambat dan data rentan menghadapi serangan siber manakala sinyal optik mesti diterjemahkan ke dalam sinyal elektronik untuk digunakan dalam komputer, dan sebaliknya.

"Translasi ini membutuhkan perangkat yang mahal," kata Wang. "Yang lebih mesti Anda lakukan adalah tempatkan fiber itu langsung ke dalam komputer dengan tidak membutuhkan penerjemahan, dan lalu Anda mendapatkan bandwidhth banyak dan keamanan (internet)."

Dioda-dioda elektronik terdiri dari sambungan-sambungan penting dalam transistor dan membantu sirkuit yang terintegrasi dalam menghidupkan dan mematikan serta memproses informasi.

Dioda-dioda optik baru ini kamptibel dengan industri dan proses pabrikasi untuk semikondukter metaloksida komplementer (complementary metal-oxide-semiconductors atau CMOS) yang digunakan untuk menghasilkan chip komputer, kata Fan.

"Dioda-dioda ini sangat padat dan mereka memiliki atribut lain yang membuatnya menarik sebagai komponen potensi untuk chip pemroses informasi fotonik di masa depan," katanya.

Dioda-dioda optik baru ini bisa mempercepat dan membuat pemrosesan informasi menjadi lebih aman dengan tidak memerlukan lagi translasi.

Perangkat-perangkat yang hampir siap didagangkan ini dapat juga menciptakan superkomputer yang lebih cepat dan lebih bertenaga dengan menyambungkannya secara serempak ke sejumlah prosesor.

"Faktor terbesar yang membatasi superkomputer-superkomputer dewasa ini adalah kecepatan dan bandwidth komunikasi antara masing-masing superchip dalam sistem," kata Varghese.

"Dioda optik kami bisa menjadi sebuah komponen dalan sistem interkoneksi optis yang bisa menghilangkan kendala seperti itu."

Sinar infra-merah dari laser pada panjang gelombang komunikasi diteruskan melalui satu fiber optik dan dipandu oleh mikrostruktur yang disebut pemandu gelombang. Lalu itu diteruskan secara sekuensial melalui dua cincin silikon dan menjalankan interaksi nonlinier selagi berada di dalam cincin kecil.

Tergantung kepada cincin ke mana sinar masuk pertama kali, sinar infra-merah ini akan melalaui baik arah maju maupun dihamburkan pada arah mundur, sehingga mencipta transmisi satu arah.

Cincin-cincin itu bisa disesuaikan dengan memanaskannya lewat sebuah "pemanas mikro" yang mengubah panjang gelombang di mana cincin ditransmisikan sehingga membuatnya bisa mengatasi rangkaian frekuensi secara keseluruhan.