Lys gør computeren tusind gange hurtigere

Der skal ske noget nyt, hvis ikke udviklingen i computernes hastighed skal stagnere. Processorerne kan med nuværende teknik næppe gøres meget hurtigere, og producenterne forsøger desperat at hente større hastigheder med ssd-hukommelser og parallelle funktioner. Men nu har en dansk gruppe forskere set lys for enden af tunnelen.

Artikel top billede

(Foto: Computerworld)

Af Palle Vibe, Alt om Data

Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.

Fremtidens computere kan få op mod tusind gange højere beregningshastighed – og det bliver der brug for. Nutidens computerteknologi kan snart ikke blive meget hurtigere.

Et forskningsteam fra Center for Nano Optik ved Syddansk Universitet har i samarbejde med Aalborg Universitet fundet princippet bag en computer, der ikke arbejder med elektromagnetiske strømme, men med lysbølger. Denne teknologi vil ikke blot kunne føre til lynhurtige computerchips, men vil også give os bedre skærmopløsning på mobiltelefoner, hurtigere internet og ultrasmå og superfølsomme optiske sensorer.

I dag bevæger mange af nettets informationssignaler sig gennem lyslederkabler med helt op til 10 Tbit/s. Når det kommer til computeren hjemme på bordet, skal informationssignalerne imidlertid kravle gennem elektriske ledninger, og det begrænser hastigheden til cirka 10 Gbit/s – altså hen ved tusind gange langsommere end lyssignaler ført gennem lysledere, der yderligere har den fordel, at de kan overføre væsentlig mere information på samme tid.

Kapaciteten kan øges en smule ved at lade flere processorer arbejde sideløbende eller parallelt. Det svarer lidt til at bygge flere jernbanespor (signalveje) ved siden af hinanden og sende flere godstog af sted på én gang. Hastigheden bliver ikke nødvendigvis meget større, men de kan transportere mere gods. Til gengæld bruger flere tog mere energi, og tilsvarende bruger de hurtigste parallelle supercomputere i dag samme mængde energi som en hel by på størrelse med Odense.

Men det danske forskerhold ledet af professor Sergey I. Bozhevolnyi fra Institut for Teknologi og Innovation vil nu kombinere optik og elektronik på en måde, så informationerne reelt bliver båret af lys i stedet for elektromagnetiske strømme. Det giver mulighed for, at ikke bare computere men også mobiltelefoner, fladskærme og mange andre it-enheder vil kunne håndtere data op til tusind gange hurtigere, end det kan lade sig gøre i dag.

Lys kræver plads

Det er imidlertid ikke uden problemer at erstatte de elektroniske kredsløb i en computer med mikrokredsløb, der virker med lys. Problemet er nemlig, at lys opfører sig som bølger, der som udgangspunkt fylder op til ti gange mere end elektrisk strøm og kun kan presses sammen til et vist punkt, hvorefter det vil udvide sig igen.

Fænomenet er kendt som lysets diffraktionsbegrænsning og medfører, at optiske kredsløb nødvendigvis må være en del større end konventionelle elektroniske IC-kredse. Og det er jo ikke ønskeligt, hvis lysteknik skal kunne anvendes i andet end store stationære computere.

For at finde en vej omkring denne begrænsende naturlov arbejder forskerne på Center for Nano Optik med en teknologi, som kaldes nano-plasmonik, hvor man kombinerer elektronik og optik. Hidtil har man forsøgt at styre lyset med fotoniske krystaller dvs. mikroskopiske krystalstrukturer, men da lysbølger i en fotonisk krystal kun kan udbrede sig inden for specifikke bølgelængder uden at skabe interferens mellem elektroner og atomer i siliciummaterialet eller visse områder af den fotoniske krystal, er metoden vanskelig at administrere.

Sergey I. Bozhevolnyi og hans forskerteam har derfor udviklet en alternativ teknologi baseret på ”blandingsbølger” eller SPP’ere (Surface Plasmon Polaritons), som de også kaldes. Disse bølger opstår som en vekselvirkning mellem elektromagnetiske bølger og elektroner yderst i et metallag og er mulige at styre langs riller ætset i metal. I praksis har guld vist sig at være det bedste valg til metallaget, der nærmest er udformet som en ”brobelægning” af guld med bittesmå guldforhøjninger anbragt med 400 nanometers mellemrum.

Mellem ”brostenene” ridser forskerne glatte kanaler eller riller, og SPP-bølgerne vil nu bevæge sig støt langs rillen, som løb de i en ledning. De fleste vil jo nok straks anse brugen af guld for også at være en temmelig dyr løsning, men blot ét gram guld vil kunne række til at fremstille kredsløb til adskillige computere, så det er ikke nødvendigvis prisen, som optager professor Sergey I. Bozhevolnyi og hans kolleger.

Et noget mere alvorligt problem er det tab af energi, der opstår, når disse ”blandingsbølger”, skal bære informationssignaler i små kredsløb. Bølgeledere, som kredsløbene kaldes, leder nemlig ikke bare lyset, de absorberer det også. Jo mindre kredsløbene bliver, jo mere lys bliver der absorberet, og jo mere energi går der tabt.

Forskerne leder derfor efter en metode til at forstærke lyset undervejs i kredsløbet. I øjeblikket kan lyssignalerne ikke bevæge sig længere end nogle få hundrede mikrometer (1/1000 mm), før også de mister deres energi og dør ud. Men spørgsmålet er, om det ikke også er tilstrækkeligt, når det drejer sig om super-miniaturiserede integrerede kredsløb.

Ikke til salg i morgen

Projektet skal foreløbig køre over fire et halvt år, og det involverer foruden de to danske universiteter også sensorvirksomheden Senmatic som partner. Forskerteamet vil derfor helst ikke sætte konkret årstal på lanceringen af en lyscomputer, en lystablet eller en lysmobil.

”I første omgang vil SPP-teknologien nok mest sandsynligt vinde indpas som indmad i visse supercomputere,” forudser Sergey I. Bozhevolnyi, ”og derpå vil teknologien sandsynligvis gradvis finde vej til hjemmecomputeren og mobile enheder”, forklarer han.

Lederen af forskningsteamet forestiller sig imidlertid også, at nano-plasmonics-teknologien vil kunne indgå i et fint samarbejde med en helt anden, fremtidig computer-teknologi.

”Jeg har talt med folk, der arbejder med kvantecomputere, og man kan sagtens tænke sig en løsning, hvor en del af sådan en computer fungerer i samspil med nano-plasmonics,” vurderer Sergey I. Bozhevolnyi.

Forskningsprojektet er led i et større, europæisk IP-projekt kaldet ”PhoxTroT”, som konkret går ud på at udvikle supersmå, optiske komponenter med høj ydeevne, lavt energiforbrug og et konkurrencedygtigt omkostningsniveau.

De danske forskere deltager desuden i det europæiske forskningsprojekt ”PLATON” (Processing Light – Advanced Technologies for Optical Nanostructures), der også tager sigte på at anvende plasmonik i optiske kredsløb til effektiv og hurtig dataoverførsel. De danske forskere har yderligere modtaget en bevilling på knap 20 millioner kroner fra Det Frie Forskningsråd, så der er virkelig alvor bag den danske lyscomputerforskning.


Læses lige nu
    Computerworld Events

    Vi samler hvert år mere end 6.000 deltagere på mere end 70 events for it-professionelle.

    Ekspertindsigt – Lyt til førende specialister og virksomheder, der deler viden om den nyeste teknologi og de bedste løsninger.
    Netværk – Mød beslutningstagere, kolleger og samarbejdspartnere på tværs af brancher.
    Praktisk viden – Få konkrete cases, værktøjer og inspiration, som du kan tage direkte med hjem i organisationen.
    Aktuelle tendenser – Bliv opdateret på de vigtigste dagsordener inden for cloud, sikkerhed, data, AI og digital forretning.

    Sikkerhed | København

    Strategisk It-sikkerhedsdag 2026 - København

    Få overblik over cybersikkerhedens vigtigste teknologier, trusler og strategiske valg. Hør skarpe oplæg om AI-risici, forsvar, compliance og governance. Vælg mellem to spor og styrk både indsigt og netværk. Deltag i København 20. januar.

    Andre events | København

    Executive Conversations: Fra hype til afkast – her er vinderne af AI-ræset

    Få et klart overblik over AI’s reelle effekt i danske virksomheder. Arrangementet giver unge talenter og ambitiøse medarbejdere viden, der løfter karrieren, skærper beslutninger og gør dig klar til at præge den digitale udvikling. Læs mere og...

    Sikkerhed | Aarhus C

    Strategisk It-sikkerhedsdag 2026 - Aarhus

    Få overblik over cybersikkerhedens vigtigste teknologier, trusler og strategiske valg. Hør skarpe oplæg om AI-risici, forsvar, compliance og governance. Vælg mellem tre spor og styrk både indsigt og netværk. Deltag i Aarhus 22. januar.

    Se alle vores events inden for it

    Navnenyt fra it-Danmark

    IT Confidence A/S har pr. 1. oktober 2025 ansat Henrik Thøgersen som it-konsulent med fokus på salg. Han skal især beskæftige sig med rådgivende salg, account management og udvikling af kundeporteføljer på tværs af it-drift, sikkerhed og cloud-løsninger. Han kommer fra en stilling som freelancer i eget firma og client manager hos IT Relation og IT-Afdelingen A/S. Han er uddannet elektromekaniker. Han har tidligere beskæftiget sig med salg af it-løsninger, account management, it-drift og rådgivning samt undervisning og ledelse. Nyt job

    Henrik Thøgersen

    IT Confidence A/S

    VisionBird har pr. 1. november 2025 ansat Kelly Lyng Ludvigsen, 38 år,  som Seniorrådgiver. Hun skal især beskæftige sig med Rådgivning og undervisning i Contract Management. Hun kommer fra en stilling som Contract Manager hos Novo Nordisk. Hun er uddannet Cand. jur. og BS fra CBS. Hun har tidligere beskæftiget sig med Contract Management i flere roller i både det private, offentlige og som konsulent. Nyt job

    Kelly Lyng Luvigsen

    VisionBird

    Norriq Danmark A/S har pr. 1. september 2025 ansat Katrine Køpke Rasmussen som Consultant. Hun skal især beskæftige sig med sikre vækst i NORRIQS kunders forretninger gennem hendes skarpe rapporteringer. Nyt job

    Katrine Køpke Rasmussen

    Norriq Danmark A/S

    Netip A/S har pr. 1. november 2025 ansat Laura Bøjer som Consultant, GRC & Cybersecurity på afd. Thisted. Hun kommer fra en stilling som Assistant Consultant hos PwC i Hellerup. Hun er uddannet med en kandidat i Business Administration & Information System på Copenhagen Business School. Nyt job

    Laura Bøjer

    Netip A/S