.Speed Unleashed: How a Tiny Quantum Switch Is Supercharging Data Centers

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속도의 해방: 작은 양자 스위치가 데이터 센터를 슈퍼차징하는 방법

미래형 컴퓨터 데이터 센터 컨셉

펜실베이니아 대학 의 연구자들은 광섬유 네트워크에서 데이터 전송의 효율성과 속도를 획기적으로 향상시키는 획기적인 광자 스위치를 개발했습니다.

이 스위치는 비-에르미트 물리학을 통합하고 실리콘 기반 디자인을 사용하여 빛의 동작에 대한 제어를 향상시킬 뿐만 아니라 현재 기술 인프라와의 호환성을 제공하여 더 빠른 인터넷 서비스와 더 효율적인 데이터 센터를 약속합니다.

광자 스위치 기술의 혁신
매초 수천 편의 영화를 동시에 다운로드할 수 있는 테라바이트 규모의 데이터가 광섬유 케이블의 빛의 펄스로 전 세계를 여행합니다. 이러한 케이블은 초고속 고속도로처럼 작동하지만 데이터가 데이터 센터의 목적지에 도달하면 교통 신호가 자동차가 고속도로에서 질서 있게 빠져나가도록 돕는 것처럼 효율적으로 방향을 지시하는 시스템이 필요합니다.

이러한 광 신호를 라우팅하는 광자 스위치는 오랫동안 크기와 속도 사이에서 균형을 맞춰 왔습니다. 더 큰 스위치는 더 빠른 속도로 더 많은 데이터를 처리할 수 있지만 더 많은 에너지를 소모하고 더 많은 공간을 차지하며 비용이 증가합니다.

새로운 광자 스위치 테스트 장비

새로운 광자 스위치 테스트 장비
Feng Group에서 빛을 전송하는 데 사용하는 장비 중 일부. 출처: Bella Ciervo

정보 고속도로를 가속화하다
Nature Photonics 에 설명된 획기적인 발견에서 , 펜실베이니아 대학교 공학 및 응용 과학부의 연구자들은 이러한 과제를 극복하는 새로운 광자 스위치를 개발했습니다. 단위당 85 x 85 마이크로미터에 불과한 이 새로운 스위치는 소금 한 알보다 작으며, 글로벌 네트워크에서 데이터가 이동하는 방식에 혁명을 일으킬 준비가 되었습니다.

나노 스케일 에서 전례 없는 효율성으로 빛을 조작함으로써 , 새로운 스위치는 지구를 둘러싼 광섬유 케이블의 문자 그대로 정보 고속도로에서 데이터를 주고받는 과정을 가속화합니다. "이것은 영화 스트리밍에서 AI 훈련에 이르기까지 모든 것을 가속화할 잠재력이 있습니다." 재료 과학 및 공학(MSE)과 전기 및 시스템 공학(ESE)의 교수이자 이 논문의 수석 저자인 량펑이 말했습니다.

비 에르미트 물리학 활용
새로운 스위치는 특정 시스템이 특이한 방식으로 작동하는 방식을 탐구하는 양자 역학의 한 분야인 비 에르미트 물리학에 의존하여 연구자들이 빛의 행동을 더 잘 제어할 수 있도록 합니다. ESE 박사 과정생이자 논문의 첫 번째 저자인 Xilin Feng은 "우리는 재료의 이득과 손실을 조정하여 광 신호를 올바른 정보 고속도로 출구로 안내할 수 있습니다."라고 말합니다. 다시 말해, 작용하는 독특한 물리학을 통해 연구자들은 작은 칩에서 빛의 흐름을 길들여 모든 빛 기반 네트워크의 연결을 정확하게 제어할 수 있습니다.

결론은 새로운 스위치가 최소한의 전력 소모로 신호를 수조분의 1초 안에 재지정할 수 있다는 것입니다. MSE 박사과정 학생이자 논문의 공동 저자인 슈앙 우는 "이것은 눈 깜짝할 새보다 약 10억 배 빠릅니다."라고 말합니다. "이전 스위치는 작거나 빨랐지만, 이 두 가지 특성을 동시에 달성하는 것은 매우, 매우 어렵습니다."

Liang Feng, Xilin Feng, Tianwei Wu, Shuang Wu

Liang Feng, Xilin Feng, Tianwei Wu, Shuang Wu
왼쪽부터 Liang Feng 교수와 그룹 멤버 Xilin Feng, Tianwei Wu, Shuang Wu. 크레딧: Bella Ciervo

실리콘 통합의 장점
새로운 스위치는 저렴하고 널리 이용 가능한 산업 표준 소재인 실리콘으로 부분적으로 만들어졌다는 점에서도 주목할 만합니다. Wu는 "비에르미트 스위칭은 이전에 실리콘 광자학 플랫폼에서 시연된 적이 없습니다."라고 말합니다.

이론적으로, 스위치에 실리콘을 통합하면 대량 생산을 위한 장치 확장과 산업에서의 광범위한 채택이 용이해질 것입니다. 실리콘은 컴퓨터부터 스마트폰까지 대부분의 기술에서 핵심 구성 요소입니다. 실리콘을 사용하여 장치를 제작하면 그래픽 처리 장치(GPU)와 같은 장치에 대한 고급 칩을 만드는 기존 실리콘 광자 주조소와 완벽하게 호환됩니다.

장치 제작의 과제
실리콘 층 위에 스위치는 인듐갈륨비소화인화물(InGaAsP)로 만들어진 특정 유형의 반도체로 구성됩니다. 이 소재는 일반적으로 해저 광케이블을 통해 전송되는 것과 같은 적외선 파장을 조작하는 데 특히 효과적입니다.

두 층을 결합하는 것은 어려운 일이었고, 작동하는 프로토타입을 만들기 위해 여러 번 시도해야 했습니다. Xilin Feng은 층을 서로 추가하는 것을 언급하면서 "샌드위치를 만드는 것과 비슷합니다."라고 말했습니다. 다만, 이 경우, 그 층 중 하나라도 아주 약간이라도 정렬이 틀어지면 샌드위치는 전혀 먹을 수 없게 됩니다. Wu는 "정렬에는 나노미터 정확도가 필요합니다 ."라고 말합니다.

데이터 센터 변환
궁극적으로 연구자들은 새로운 스위치가 이제 스위치가 의존하는 비-에르미트 물리학을 더 탐구할 수 있는 학계 물리학자뿐만 아니라 데이터 센터를 유지 관리하고 구축하는 회사와 이를 의지하는 수십억 명의 사용자에게도 도움이 될 것이라고 말합니다. 량펑은 "데이터는 우리가 제어할 수 있는 속도만큼만 이동할 수 있습니다."라고 말합니다. "그리고 우리의 실험에서 우리 시스템의 속도 제한은 단 100피코초에 불과하다는 것을 보여주었습니다."

참고 자료: Xilin Feng, Tianwei Wu, Zihe Gao, Haoqi Zhao, Shuang Wu, Yichi Zhang, Li Ge 및 Liang Feng의 "Non-Hermitian 하이브리드 실리콘 포토닉 스위칭", 2025년 1월 2일, Nature Photonics .
DOI: 10.1038/s41566-024-01579-9

이 연구는 펜실베이니아 대학교 공학 및 응용과학 대학에서 수행되었으며, 육군 연구국(ARO)(W911NF-21-1-0148 및 W911NF-22-1-0140), 해군 연구국(ONR)(N00014-23-1-2882) 및 국가 과학 재단(NSF)(ECCS-2023780, DMR-2326698, DMR-2326699 및 DMR-2117775)의 지원을 받았습니다.

추가 공동 저자로는 펜실베이니아 공대의 Tianwei Wu, Zihe Gao, Haoqi Zhao, Yichi Zhang과 뉴욕 시립 대학의 Li Ge가 있습니다.

https://scitechdaily.com/speed-unleashed-how-a-tiny-quantum-switch-is-supercharging-data-centers/

메모 2501141404 소스1.분석중_【】

1.
속도의 해방: 작은 양자 스위치가 데이터 센터를 슈퍼차징하는 방법

펜실베이니아 대학 의 연구자들은 광섬유 네트워크에서 데이터 전송의 효율성과 속도를 획기적으로 향상시키는 획기적인 광자 스위치를 개발했다. 이 스위치는 비-에르미트 물리학을 통합하고 실리콘 기반 디자인을 사용하여 빛의 동작에 대한 제어를 향상시킬 뿐만 아니라 현재 기술 인프라와의 호환성을 제공하여 더 빠른 인터넷 서비스와 더 효율적인 데이터 센터를 약속한다.

2.비 에르미트 물리학 활용
새로운 스위치는 특정 시스템이 특이한 방식으로 작동하는 방식을 탐구하는 양자 역학의 한 분야인 비 에르미트 물리학에 의존하여 연구자들이 빛의 행동을 더 잘 제어할 수 있도록 한다.

재료의 이득과 손실을 조정하여 광 신호를 올바른 정보 고속도로 출구로 안내할 수 있다. 다시 말해, 작용하는 독특한 물리학을 통해 연구자들은 작은 칩에서 빛의 흐름을 길들여 모든 빛 기반 네트워크의 연결을 정확하게 제어할 수 있다.

2-1.
결론은 [2-1]새로운 스위치가 최소한의 전력 소모로 신호를 수조분의 1초 안에 재지정]할 수 있다는 것이다. 이것은 눈 깜짝할 새보다 약 10억 배 빠르다. 이전 스위치는 작거나 빨랐지만, 이 두 가지 특성을 동시에 달성하는 것은 매우 어렵다.

_[2-1】작고 반응이 빠른 것은 양자영역 qpeoms의 개념에서는 무의미하다. sms.oms.vix.ain의 규모는 양자영역에서도 우주 규모급이고 그곳에 qms.qvixer는 암흑에너지와 스핀화된 별과 은하들의 궤도을 정의역(*)한다. 그래서 작다고 마이너스 영역을 우습게 아는 것은 넌센스이다.

3.실리콘 통합의 장점
새로운 스위치는 저렴하고 널리 이용 가능한 산업 표준 소재인 실리콘으로 부분적으로 만들어졌다는 점에서도 주목할 만하다. 비에르미트 스위칭은 이전에 실리콘 광자학 플랫폼에서 시연된 적이 없다. 이론적으로, 스위치에 실리콘을 통합하면 대량 생산을 위한 장치 확장과 산업에서의 광범위한 채택이 용이해질 것이다. 실리콘은 컴퓨터부터 스마트폰까지 대부분의 기술에서 핵심 구성 요소이다. 실리콘을 사용하여 장치를 제작하면 그래픽 처리 장치(GPU)와 같은 장치에 대한 고급 칩을 만드는 기존 실리콘 광자 주조소와 완벽하게 호환된다.

2-1.장치 제작의 과제
실리콘 층 위에 스위치는 인듐갈륨비소화인화물(InGaAsP)로 만들어진 특정 유형의 반도체로 구성된다. 이 소재는 일반적으로 해저 광케이블을 통해 전송되는 것과 같은 적외선 파장을 조작하는 데 특히 효과적이다.

두 층을 결합하는 것은 어려운 일이었고, 작동하는 프로토타입을 만들기 위해 여러 번 시도해야 했다. 샌드위치를 만드는 것과 비슷하다. 다만, 이 경우, 그 층 중 하나라도 아주 약간이라도 정렬이 틀어지면 샌드위치는 전혀 먹을 수 없게 된다.정렬에는 나노미터 정확도가 필요하다.

3.데이터 센터 변환
궁극적으로 연구

자들은 새로운 스위치가 이제 스위치가 의존하는 [3]비-에르미트 물리학을 더 탐구할 수 있는 학계 물리학자뿐만 아니라 데이터 센터]를 유지 관리하고 구축하는 회사와 이를 의지하는 수십억 명의 사용자에게도 도움이 될 것이라고 말한다.

[3']데이터는 우리가 제어할 수 있는 속도만큼만 이동할 수 있다. 그리고 우리의 실험에서 우리 시스템의 속도 제한은 단 100피코초에 불과하다걸 보여줬다.

_[3,3'】순식간에 제어 가능한, 우주 규모의 msbase.nk2에 도달하면 어떤 의미일까? 그만큼 데이타는 속도만큼 이동할 수 있음이다. 빅뱅사건 이후에 우주에 존재하였던 그 모든 자연현상을 데이터량으로 환산하는 일이 가능해진다. 과연 그럴까? 어허.

문제는 그런 일을 가능케 하는 작은 물질은 원자 이하의 양자물질 그 무엇 msx.mattle(*).tzsp, 존재할 것이란 추론이다. 어허.

Note 2501_141404, 150358 Source 1. Analysis_【】

1.
Unleashing Speed: How Tiny Quantum Switches Can Supercharge Data Centers

Researchers at the University of Pennsylvania have developed a groundbreaking photonic switch that dramatically improves the efficiency and speed of data transmission in fiber-optic networks. The switch not only improves control over the behavior of light by incorporating non-Hermitian physics and using a silicon-based design, but also provides compatibility with current technology infrastructure, promising faster Internet services and more efficient data centers.

2. Exploiting Non-Hermitian Physics
The new switch relies on non-Hermitian physics, a branch of quantum mechanics that explores how certain systems behave in unusual ways, allowing researchers to better control the behavior of light.

By adjusting the gain and loss of materials, optical signals can be directed to the right information highway exit. In other words, the unique physics at work allows researchers to tame the flow of light on a tiny chip, allowing them to precisely control the connections of any light-based network.

2-1. The bottom line is that [2-1] the new switch can re-route signals in a fraction of a second with minimal power consumption. This is about a billion times faster than the blink of an eye. Previous switches were small and fast, but achieving these two characteristics at the same time is very difficult.

_[2-1] Small and fast are meaningless in the concept of quantum domain qpeoms. The size of sms.oms.vix.ain is on a cosmic scale even in the quantum domain, and qms.qvixer defines dark energy and the orbits of spun stars and galaxies. So it is nonsense to think of the minus region as small.

3. Advantages of Silicon Integration
The new switch is also notable in that it is made in part of silicon, a cheap and widely available industry standard material. Non-Hermitian switching has never been demonstrated on a silicon photonics platform before. In theory, integrating silicon into the switch will facilitate device scaling for mass production and widespread adoption in industry. Silicon is a key component in most technologies, from computers to smartphones. Making devices using silicon is fully compatible with existing silicon photonic foundries that make advanced chips for devices such as graphics processing units (GPUs).

2-1. Challenges of Making Devices

On top of the silicon layer, the switches are made of a specific type of semiconductor made of indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP). This material is particularly effective at manipulating infrared wavelengths, such as those typically transmitted over undersea optical cables.

Joining the two layers was a challenge, requiring multiple attempts to create a working prototype. It’s like making a sandwich. Except, in this case, if even one of the layers is even slightly misaligned, the sandwich will be completely inedible. Alignment requires nanometer-accuracy.

3. Transforming Data Centers
Ultimat

ly, the researchers say the new switch will benefit not only academic physicists who can now explore the [3]non-Hermitian physics on which the switch relies, but also the companies that maintain and build data centers and the billions of users who rely on them.

[3']Data can only move as fast as we can control it. And our experiments have shown that our system is limited to a mere 100 picoseconds.

_[3,3']What would it mean to reach a cosmic-scale msbase.nk2 that we can control in an instant? That means that data can move as fast as it can. It would be possible to convert all the natural phenomena that have existed in the universe since the Big Bang into data. Is that really the case? Oh, my.

The problem is that the tiny matter that makes that possible must be some kind of subatomic quantum matter. Oh, my.

If that analogy is hard to imagine, the msbase where the wormhole circuit exists can be thought of as a small bridge connecting the start number (qpeoms) and the end number (nk2) in Example 1. It is a very long array data circuit that moves momentarily as if it is vibrating in two places where there is a momentary switch. Oh.

sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001

sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0

sample msoss

zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
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bddbcbdca

May be art of 1 person and water