전기 대신 빛을 이용해서 연산을 처리하는 컴퓨터에 대한 이야기는 상당히 오래전부터 있었습니다. 하지만 현재까지 실용화는 먼 상태입니다. 최근 유타 대학(University of Utah)의 연구자들은 빛으로 작동하는 컴퓨터는 자체는 물론 아니지만 실용화를 위한 중요한 진보를 이룩했다고 발표했습니다. 이들이 저널 Nature Photonics에 발표한 내용은 초미세 빔 스플리터(beamsplitter) 입니다. 그 크기는 2.4 x 2.4㎛ 에 불과합니다.
(유타 대학에서 공개한 초미세 빔 스플리터. The overhead view of a new beamsplitter for silicon photonics chips that is the size of one-fiftieth the width of a human hair. Credit: Dan Hixson/University of Utah College of Engineering)
오늘날 광섬유를 이용한 광통신은 널리 보급되어 있습니다. 앞으로 고속 데이터 전송은 광섬유를 중심으로 이뤄질 것이 분명합니다. 하지만 광섬유를 타고온 정보는 컴퓨터 내부에서 그대로 사용되지 못하고 반드시 전기적 신호로 변환하는 과정을 거쳐야합니다. 이 과정에서 지연이 발생하는 것은 피할 수 없습니다. 이는 빛 자체를 이용해서 데이터를 처리하는 컴퓨터가 나오기 전까지는 어쩔 수 없다고 해야할 것입니다.
그러나 실제로 전기적 신호대신 빛을 이용해서 연산을 하는 회로를 만드는데는 여러 가지 제약이 있습니다. 그중에 한가지는 현재의 광신호 기반 회로가 미세화가 매우 어렵다는 것이죠. 예를 들어 입사 광선 다발을 강도나 분광선을 이용하여 2개 이상으로 나누는 광학 소자인 빔 스플리터의 경우 지금까지 만들어진 가장 작은 것도 100X100㎛(즉 0.1 x 0.1mm) 에 달했습니다. 따라서 이번에 빔 스플리터를 대폭 미세화한 것입니다.
빔 스플리터만 가지고 회로가 구성될 수는 없지만 광소자 기반의 회로를 구성하는 데 반드시 필요한 부분을 미세화시켰다는 것은 의미가 크다고 연구팀은 설명하고 있습니다.
인텔과 IBM은 이전부터 실리콘 기반 회로에 광신호를 수신할 수 있게 하는 실리콘 포토닉스(Silicon
Photonics) 기술을 연구하고 있었습니다. 연구의 주저자인 라예쉬 메논 교수(Electrical and computer engineering associate professor Rajesh Menon)는 이 새로운 미세 빔 스플리터가 앞으로 이 회사들이 개발하는 실리콘 포토닉스 기반 시스템에 통합될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
Photonics) 기술을 연구하고 있었습니다. 연구의 주저자인 라예쉬 메논 교수(Electrical and computer engineering associate professor Rajesh Menon)는 이 새로운 미세 빔 스플리터가 앞으로 이 회사들이 개발하는 실리콘 포토닉스 기반 시스템에 통합될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
물론 궁극적인 목표는 전자가 아닌 광자(빛)을 이용하는 광 컴퓨터의 개발입니다. 이는 새로운 IT 혁신을 가져올 것입니다. 당장에는 어렵겠지만, 하나씩 기술적 어려움을 극복한다면 미래에는 상상이 아닌 현실이 될지도 모르는 일이겠죠.
참고
An integrated-nanophotonics polarization beamsplitter with 2.4 x 2.4μm2 footprint, Nature Photonics, DOI: 10.1038/nphoton.2015.80
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