การสลับออปติคัลที่ความเร็วสูงสุดเป็นประวัติการณ์เปิดประตูสู่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์ที่ทำงานด้วยแสงที่เร็วเป็นพิเศษ

ลองนึกภาพคอมพิวเตอร์ที่บ้านทำงานเร็วกว่าฮาร์ดแวร์ที่แพงที่สุดในตลาดถึง 1 ล้านเท่า ตอนนี้ ลองนึกภาพระดับของพลังการประมวลผลเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม นักวิจัยของมหาวิทยาลัยแอริโซนาหวังว่าจะปูทางไปสู่ความเป็นจริงนั้นโดยใช้คอมพิวเตอร์ออปติคอลที่ใช้แสง ซึ่งเป็นการพัฒนาที่โดดเด่นจากทรานซิสเตอร์ที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์ซึ่งขับเคลื่อนโลกในปัจจุบัน Mohammed Hassan ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์ออปติกกล่าวว่า "ทรานซิสเตอร์ที่ใช้สารกึ่งตัวนำอยู่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดที่เราใช้ในปัจจุบัน" "พวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของทุกอุตสาหกรรม ตั้งแต่ของเล่นเด็กไปจนถึงจรวด และเป็นองค์ประกอบหลักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์"

Hassan เป็นเด็กทีมนักวิจัยนานาชาติที่ตีพิมพ์บทความวิจัยเรื่อง "Ultrafast optical switching and data encoding on synthesized light field" ในScience Advancesในเดือนกุมภาพันธ์ นักวิจัยหลังปริญญาเอกด้านฟิสิกส์ของ UArizona Dandan Hui และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาสาขาฟิสิกส์ Husain Alqattan ยังมีส่วนร่วมในบทความนี้ นอกเหนือจากนักวิจัยจาก Ohio State University และ Ludwig Maximilian University of Munich

สารกึ่งตัวนำในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อาศัยสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งผ่านคลื่นไมโครเวฟเพื่อสลับ - อนุญาตหรือป้องกัน - การไหลของกระแสไฟฟ้าและข้อมูล โดยแสดงเป็น "เปิด" หรือ "ปิด" Hassan กล่าวว่าอนาคตของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะขึ้นอยู่กับการใช้แสงเลเซอร์ในการควบคุมสัญญาณไฟฟ้าแทน ไฟฟ้า การเปิดประตูสำหรับการสร้าง "ทรานซิสเตอร์แบบออปติคัล" และการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบออปติคัลที่เร็วมาก นับตั้งแต่มีการประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์สารกึ่งตัวนำในทศวรรษที่ 1940 ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มความเร็วที่สามารถสร้างสัญญาณไฟฟ้าได้ โดยวัดเป็นเฮิรตซ์ จากข้อมูลของ Hassan ทรานซิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกสามารถทำงานได้ด้วยความเร็วมากกว่า 800 กิกะเฮิรตซ์ การถ่ายโอนข้อมูลที่ความถี่นั้นวัดในระดับพิโควินาทีหรือหนึ่งในล้านล้านของวินาที พลังการประมวลผลของคอมพิวเตอร์เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องนับตั้งแต่มีการเปิดตัวทรานซิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ แม้ว่าฮัสซันกล่าวว่าข้อกังวลหลักประการหนึ่งในการพัฒนาเทคโนโลยีที่เร็วขึ้นก็คือความร้อนที่เกิดจากการเพิ่มทรานซิสเตอร์ลงในไมโครชิปอย่างต่อเนื่อง ในที่สุดจะต้องใช้พลังงานในการทำให้เย็นลงมากกว่าที่จะผ่านเข้าไปได้ ชิป ในบทความของพวกเขา Hassan และผู้ร่วมงานของเขาอภิปรายเกี่ยวกับการใช้การเปิดและปิดสัญญาณไฟแบบออปติกทั้งหมดเพื่อให้ได้ความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลที่สูงกว่าเพตะเฮิรตซ์ ซึ่งวัดตามมาตราส่วนเวลา attosecond แอตโทวินาทีคือหนึ่งในสิบล้านของวินาที ซึ่งหมายถึงการถ่ายโอนข้อมูลที่เร็วกว่าทรานซิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่เร็วที่สุดถึง 1 ล้านเท่า ในขณะที่สวิตช์แบบออปติคัลได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความเร็วในการประมวลผลข้อมูลที่เร็วกว่าเทคโนโลยีที่ใช้ทรานซิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ แต่ Hassan และผู้เขียนร่วมของเขาสามารถลงทะเบียนสัญญาณเปิดและปิดจากแหล่งกำเนิดแสงที่เกิดขึ้นในระดับพันล้านวินาที สิ่งนี้ทำได้โดยการใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะของซิลิกาหลอมเหลว ซึ่งเป็นแก้วที่มักใช้ในเลนส์ ซิลิกาผสมสามารถเปลี่ยนการสะท้อนแสงได้ทันที และด้วยการใช้เลเซอร์ที่เร็วมาก Hassan และทีมงานของเขาสามารถบันทึกการเปลี่ยนแปลงในสัญญาณของแสงในระดับเวลา attosecond ผลงานยังแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการส่งข้อมูลในรูปแบบของ "หนึ่ง" และ "ศูนย์" ซึ่งแสดงถึงการเปิดและปิดผ่านแสงด้วยความเร็วที่เป็นไปไม่ได้ก่อนหน้านี้