In Computern der Zukunft sollen Nachrichten zwischen einzelnen Mikroprozessoren und Speicher-Chips nicht mehr in Form von Elektronen, sondern von Photonen (Lichtteilchen) ausgetauscht werden. Den Weg dahin haben Forscher der Dänischen Technischen Universität (DTU) freigemacht. Ihr Nanolaser könnte zum Schlüsselelement für wesentlich schnellere und energieeffizientere Computer, Telefone und Rechenzentren werden. Die Technologie bietet die Aussicht, Tausende dieser neuen Laser auf einem einzigen Mikrochip unterzubringen.
"Der Nanolaser eröffnet die Möglichkeit, eine neue Generation von Komponenten zu entwickeln, die hohe Leistung mit minimalem Energieverbrauch und minimaler Grösse verbinden. In der Informationstechnologie könnten ultrakleine und energieeffiziente Laser den Stromverbrauch von Computern senken und im Gesundheitssektor könnte die extreme Lichtkonzentration des Nanolasers hochauflösende Bilder und hochempfindliche Biosensoren ermöglichen", so Jesper Mørk.
Über lange Strecken werden Daten bereits in Form von Lichtteilchen über Glasfaserkabel verschickt, aber in Computern sind es Elektronen, die Daten über elektronische Schaltkreise versenden. Das begrenzt die Geschwindigkeit und erzeugt Wärme. Durch die Nutzung von Licht in den Chips selbst mithilfe von Nanolasern könne die digitale Technologie der Zukunft schneller, kühler und weitaus klimafreundlicher werden, betont DTU-Forscher Jesper Mørk.
Das sei möglich, weil Nanolaser kaum Strom benötigen, um Licht zu erzeugen. Zudem würden Lichtsignale ohne allzu grossen Energieverlust übertragen. Mørk zufolge halbieren Nanolaser den Energieverbrauch von Computern. Datenverarbeitung benötige heute bereits erhebliche Mengen an Strom, den Grossbetreiber von Rechenzentren bereits durch den Bau von eigenen Kraftwerken decken wollen, zumal der Verbrauch sich aufgrund von KI-Anwendungen und der Ausweitung des Kryptowährungshandels innerhalb der nächsten fünf Jahre verdoppeln wird, wenn keine Sparmöglichkeiten erschlossen werden.
Der ultrakompakte DTU-Nanolaser sei ein notwendiger Baustein für die Verwirklichung dieser Vision, da Tausende winziger, energieeffizienter Laser auf einem einzigen Chip benötigt werden, um Lichtsignale auszutauschen. Auch wenn die Entfernungen, die Daten innerhalb eines Computers oder Servers extrem klein sind, summieren sich die Laufzeiten bei Millionen von Datentransfers, weil sie nicht ohne Zeitverlust durch die Kabelstrukturen hindurchpassen und immer wieder an Hindernisse prallen. Das führt zu Wärmeentwicklung und längeren Datenverarbeitungszeiten. Licht habe dagegen nicht mit Widerständen zu kämpfen.
