Передача до 10 Гб в секунду при температуре всего на несколько градусов выше абсолютного нуля. Первый коммутатор, которому такая задача оказалась по силам, разработан сотрудниками Национальной Лаборатории Сандиа (Sandia Labs).

«Электрическое подключение к системам, работающим при очень низких температурах, является весьма сложной задачей, но оптика может предложить нужное решение, — рассказал Майкл Гель (Michael Gehl), ведущий исследователь в Sandia Labs. — Наш крошечный переключатель обеспечивает передачу данных в холодной среде, используя вместо электричества свет, распространяющийся по оптическому волокну».

Это кремниевое устройство состоит из волновода и микродиска диаметром 3,5 мкм. Свет через волновод попадает в микродиск и движется в нём по кругу. Добавление примесей в микродиск создаёт электрическое соединение, к которому можно прикладывать разность потенциалов. Это, в свою очередь, изменяет свойства материала и блокирует свет в диске, заставляя его распространяться через волновод. Таким образом, электрическим напряжением можно включать и отключать оптический сигнал, кодируя в нём двоичную информацию.

Образец микродискового коммутатора изготовлен на стандартном оборудовании для производства КМОП-чипов и поэтому может быть легко интегрирован в обычные микросхемы наряду с электронными компонентами.

В ходе испытаний устройство продемонстрировало устойчивую работу при комнатной температуре, 100 и 4,8 градусах Кельвина с энергопотреблением в 1000 раз меньше, чем у коммерческих электро-оптических коммутаторов. Некоторое увеличение количества ошибок при самой низкой температуре и максимальной скорости передачи не оказывало серьёзного влияния на функционирование чипа.

Уникальные характеристики позволят использовать его для передачи данных в сверхпроводящих компьютерах, хранящих и обрабатывающих информацию при криогенных температурах. Такие машины смогут превзойти современные компьютеры по быстродействию в десять раз и значительно снизить энергозатраты на вычисления. Кроме того, оптический коммутатор найдёт применение в оборудовании для космических аппаратов, которому приходится работать в условиях дефицита энергии и экстремальных температур.