使用光的超材料模拟数据处理承诺较低功耗计算

15-04-2019 |  |  By 罗布卡台

可以操纵代表数据的传入信号并发出相当于答案的改变波的传入信号可能导致每个家庭中的低功耗PicoSecond模拟计算。

超材料是一种复合材料,其结构被设计用于执行功能,在这种情况下以模拟方式计算进入信号或波。今天的计算机是数字化的,这意味着它们使用Zeros计算。那些和Zeros将代表等式的图,而模拟过程使用电磁波的幅度和频率,例如,以表示这样的图。宾夕法尼亚州大学研究人员创造了一种聚苯乙烯塑料超材料,可以以这样一种方式操纵电磁波来计算答案。

“我们可以设计可以解决任何给定输入的整体方程的元结构,”宾夕法尼亚大学电气和系统工程部门H. Nedwill Ramsey教授Nader Engheta。 “塑料的选择不明显,您可以选择其他介电材料,您可以在其中创建这些空洞以实现类似的功能。”塑料中的空气孔是该计算结构的关键要素。电介质材料是电场可以偏振的电绝缘体。介电材料的实例包括玻璃和橡胶。

日常光子微积分

为了使技术更实用的日常计算,目标是将技术缩小到光波可以通过微芯片大小的超材料模拟装置的位置。使用光已被描述为光子微积分。 Engheta和他的同伴研究人员正证明该概念使用大型超材料,一个双平方英尺(0.18平方米)的聚苯乙烯塑料,带有波导,在信号中饲料并输出答案。材料的尺寸是匹配微波的波长;所以它大约是八波长宽,四个波长长。

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标题:演示装置是2英尺的正方形,由碾磨的聚苯乙烯塑料制成。信用: Eric Sucar /宾夕法尼亚大学

在该0.18平方米的结构中,设计用于解决进入波的参数,相位,幅度的整体方程的中空区域的图案。 “用这种瑞士奶酪机构控制电磁波的相互作用是解决方程的关键,”伊斯塔赫里解释道。 “一旦系统正确地组装,您将从系统中出来的是整体方程的解决方案。”超材料结构是0.18平方米还是微米秤,设计成结构的预先设定方程可以用任何任意输入来解决;引入设备中的波的相位和幅度。

由于3D印刷技术可以使用介电材料,Engheta说:“总有一天您可以在家里打印自己的可重构模拟计算机。”该研究得到了美国(美国)政府助理国防部长研究和工程基础研究办公室的支持,根据其Vannevar布什教师奖学金计划,以及美国海军的海军研究办公室。


通过Rob Coppinger.

罗布卡台是一家自由职业者科学和工程记者。最初是一家汽车行业生产工程师,他跳进了新闻,并向融合电力到量子计算和军事无人机的各种技术。他住在法国。

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