Ученые создали новый материал, который может быть использован для направления световых волн. Благодаря этому открытию, человечество еще на шаг приблизилось к созданию ультра-быстрых компьютеров. Новая разработка химиков из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) позволит создавать полностью оптические маршрутизаторы для компьютерных сетей, доведя скорость передачи данных в сети до двух терабит, или 2000 гигабит в секунду. Лучшие существующие маршрутизаторы работают на скоростях не более 40 гигабит в секунду.

Маршрутизаторы являются «узким местом» в современных оптоволоконных сетях: сколь быстро бы ни распространялся световой сигнал по кабелю, при достижении маршрутизатора он преобразуется в электрический. Маршрутизатор обрабатывает пакеты данных, определяя по адресу отправителя путь, по которому надо передать данные; затем сигнал снова преобразуется в оптический и отправляется дальше. Если бы маршрутизаторы сами были бы оптическими и могли обрабатывать сигналы без преобразования в электрические, скорость передачи данных повысилась бы на порядки. Оптические маршрутизаторы, где свет направляется с помощью линз или зеркал, уже существуют, но коммутация занимает в них все же слишком долгое время, порядка нескольких микросекунд.

Ученым из Технологического института Джорджии удалось найти необычный способ решения проблемы, выведя коммутацию сигналов на молекулярный уровень, когда за перенаправление сигнала отвечают отдельные молекулы. Теоретически построенный на таком принципе маршрутизатор способен вести коммутацию сигнала за несколько фемтосекунд.

В лаборатории Georgia Tech исследователи использовали специально разработанные органические красители, которые могут перенаправлять свет, не требуя преобразования его в электричество. Весьма привлекательные свойства этого класса веществ позволяют гибко менять оптические свойства вещества (коэффициент преломления), воздействуя на него лазерным лучом или магнитным полем.

Первые предложения использовать отдельные органические молекулы для оптической коммутации появились еще 15–20 лет назад, однако до сих пор подобрать подходящее вещество для этого не удавалось: все предыдущие разработки либо меняли коэффициент преломления слишком незначительно, либо слишком активно поглощали свет, ослабляя сигнал. Только сейчас эти проблемы удалось преодолеть, синтезировав полиметиновый краситель, лишенный данных недостатков.

Пока что речь идет только об молекулах в жидком растворе. Их интеграция в твердый материал для создания маршрутизатора потребует куда больших усилий и затрат, чем относительно дешевый синтез самого красителя.

Тем не менее, ученые надеются, что в течение ближайших пяти лет смогут создать полноценное устройство, способное вести маршрутизацию данных без преобразования сигналов в электрические. Ряд коммерческих компаний уже выказал интерес к разработке; ее создатели надеются привлечь в будущем внимание таких особенно заинтересованных в сверхбыстрых маршрутизаторах компаний-клиентов, как Google.