Thành công này hứa hẹn hiện thực hóa ý tưởng máy tính hoạt động trên ánh sáng với ưu điểm tốc độ truyền dữ liệu cao (do không bị ma sát như truyền bằng e), đồng thời không tỏa nhiệt và tiết kiệm điện, hướng tới những hệ thống truyền thông bằng ánh sáng “đúng nghĩa” với hàng loạt ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Để làm được điều đó, họ đã sử dụng một chiếc máy tính đặc biệt hoạt động dựa trên ánh sáng với khả năng di chuyển dữ liệu bằng tốc độ ánh sáng. Với tên gọi photonic computers, chiếc máy tính này trên mặt lý thuyết mạnh hơn rất nhiều lần so với máy tính thông thường của chúng ta, đồng thời cũng không sinh quá nhiều nhiệt và tiết kiệm điện do dữ liệu được truyền bằng các photon ánh sáng thay vì bằng các electron.

Tuy nhiên, những ưu điểm đó là “trên mặt lý thuyết” bởi từ nói tới thực hành là một khoảng cách khá xa dù đã có nhiều nỗ lực nghiên cứu phát triển máy tính hoạt động bằng ánh sáng, bao gồm cả các công ty lớn như IBM và Intel.

Trên thực tế, việc mã hóa dữ liệu vào trong các photons là không khó và thí dụ gần gũi nhất là hệ thống cáp quang giúp chúng ta truyền thông tin. Tuy nhiên, việc tìm cách để một con chip có thể tìm kiếm và xử lý những thông tin đã lưu trong những photons là việc làm cực kỳ phức tạp. Một trong những lý do: ánh sáng quá nhanh so với khả năng dọc của những con chip máy tính.

Bởi thế, những thông tin mã hóa trong ánh sáng và chạy trong những sợi cáp quang internet hiện vẫn phải được chuyển thành các electron để đọc. Tuy nhiên, còn một cách khác tốt hơn chính là làm chậm ánh sáng và chuyển nó thành âm thanh. Đây cũng chí là ý tưởng tuyệt vời mà các nhà nghiên cứu tại Đại học Úc vừa thực hiện thành công.

Giám đốc dự án, Birgit Stiller cho biết: “Thông tin trên con chip của chúng tôi tồn tại dưới dạng sóng âm di chuyển tại tốc độ chậm hơn 100 ngàn lần so với bên trong cáp quang. Điều này cũng giống như sự khác nhau giữa sấm và chớp.” Với thành công lần này, những chiếc máy tính có thể sẽ truyền tải dữ liệu với tốc độ ánh sáng, lại không sinh nhiệt, không bị nhiễu bởi bức xạ từ trường, đồng thời lại có thể giảm tốc độ dữ liệu xuống tới đủ để những chip máy tính có thể xử lý được.

Moritz Merklein, một thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết: “Nếu như máy tính ánh sáng có thể được thương mại hóa thực sự, dữ liệu ánh sáng trên chip sẽ cần được làm chậm lại để xử lý, dẫn đường, lưu trữ và truy cập. Đây là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực xử lý thông tin quang học, tạo tiền đề cho sự phát triển của các hệ thống truyền thông bằng ánh sáng thế hệ mới trong hiện tại lẫn tương lai.”

Được biết hiện nhóm đang phát triển một hệ thống bộ nhớ có thể chuyển đổi chính xác giữa ánh sáng và sóng âm ngay trên một con chip ánh sáng - con chip tương tự như thứ sẽ dùng trên máy tính hoạt động dựa trên ánh sáng.

Video bên trên là mô tả sơ lược về cách hoạt động của chip nhớ ánh sáng. Theo đó thông tin mã hóa trên ánh sáng sẽ đi vào chip dưới dạng một xung ánh sáng (màu vàng) và sẽ tương tác với một xung “ghi” (màu xanh), tạo thành một sóng âm có chứa dữ liệu. Một xung ánh sáng khác gọi là xung “đọc” (màu xanh) sẽ tiến đến dữ liệu âm thanh và truyền ánh sáng đi thêm một lần nữa (màu vàng). Khi 2 xung ánh sáng đi qua con chip trong vòng 2-3 nano giây, thông tin sẽ ở lại con chip trong khoảng thời gian lên tới 10 nano giây, đủ để được thu hồi và xử lý.

Tóm lại, hệ thống nói trên không chỉ chuyển được ánh sáng thành sóng âm mà còn làm chậm nó lại để quá trình khôi phục dữ liệu được chính xác hơn. Đồng thời khác với các nỗ lực trước đây, hệ thống này có thể hoạt động được trên băng thông rộng. Giáo sư Merklein cho biết: “việc phát triển một hệ thống đệm âm học trong một con chip như thế này sẽ cải thiện hàng trăm ngàn lần khả năng kiểm soát thông tin. Hệ thống của chúng tôi không bị giới hạn trong một băng thông hẹp và khác với các hệ thống trước đây trong lĩnh vực này, chúng tôi có thể lưu trữ và phục hồi dữ liệu đồng thời tại nhiều bước sóng khác nhau, từ đó tạo điều kiện triển khai một cách hiệu quả trên nhiều thiết bị khác nhau.”

Tham khảo Nature, Phys