データセンター革命！超高速フォトニック・スイッチで未来を拓く ペンシルバニア大学
現代社会を支えるデータセンターは、映画のストリーミング、オンラインゲーム、AIのトレーニングなど、膨大なデータを処理する中心的な役割を担っています。しかし、その効率化と持続可能性の確保は喫緊の課題です。そんな中、ペンシルベニア大学のエンジニアチームが開発した新しいフォトニック・スイッチが、データセンターの性能を飛躍的に向上させる可能性を示しました。この技術革新は、データ処理のスピードアップと省エネルギー化を同時に実現します。
データセンターでは、膨大なデータが光ファイバーを通じてやり取りされています。これらの光データを適切な経路に分配するためには「フォトニック・スイッチ」が不可欠ですが、従来のスイッチは効率やサイズ、エネルギー消費の間で妥協を強いられていました。新しく開発されたフォトニック・スイッチは、わずか85マイクロメートル四方という小型化を実現しながら、超高速かつ省エネルギーでのデータ転送を可能にします。
このスイッチの設計は「非エルミート物理学」という量子力学の概念を応用したもので、光信号を望む経路へと精密に導く技術が用いられています。材料の利得と損失を精密に調整することで、ピコ秒単位での信号切り替えが実現。また、これにより消費電力を大幅に削減することにも成功しました。
さらにこの技術の注目すべき点は、シリコンフォトニクス技術を基盤としている点です。既存のシリコン製造プロセスと互換性があるため、コスト効率が高く、大量生産が容易です。これにより、データセンター運営企業がこの技術を採用するハードルが大幅に低くなります。
スイッチの構造には、インジウムガリウムヒ素リン（InGaAsP）という半導体材料が使用されています。この材料は赤外線波長での光操作に適しており、海底光ケーブルなどの先端技術にも応用されています。しかし、これらの材料をナノスケールで正確に組み立てる必要があり、研究者たちは試行錯誤を繰り返しました。
このフォトニック・スイッチの実用化が進むと、データセンターの効率化にとどまらず、私たちの日常生活にも多大な恩恵をもたらします。たとえば、動画ストリーミングのスムーズ化やAIのトレーニング時間短縮、さらにはインターネット全体の安定性向上など、多くの分野で影響が期待されています。
ペンシルベニア大学の研究チームは、今回の成果を学術誌『Nature Photonics』で発表しました。この革新は単なる研究室の成果にとどまらず、実社会での応用を視野に入れたものであることから、大きな注目を集めています。
詳細内容は、ペンシルバニア大学が提供する元記事を参照してください。
【引用元】
【読み上げ】
VOICEVOX 四国めたん/No.7