Forskare vid University of Sydney har dramatiskt bromsat digital information som transporteras som ljusvågor genom att överföra data till ljudvågor i en integrerad krets, eller mikrochip.

Det är första gången detta har uppnåtts.

Att överföra information från den optiska till akustiska domänen och tillbaka igen inuti ett chip är avgörande för utvecklingen av fotoniska integrerade kretsar:mikrochips som använder ljus istället för elektroner för att hantera data.

Dessa chips utvecklas för användning inom telekommunikation, optiska fibernätverk och cloud computing-datacenter där traditionella elektroniska enheter är mottagliga för elektromagnetiska störningar, producera för mycket värme eller använda för mycket energi.

"Informationen i vårt chip i akustisk form färdas med en hastighet som är fem storleksordningar långsammare än i den optiska domänen, sa Dr Birgit Stiller, forskarassistent vid University of Sydney och handledare för projektet.

"Det är som skillnaden mellan åska och blixt, " Hon sa.

Denna fördröjning gör det möjligt för data att kortvarigt lagras och hanteras inuti chippet för bearbetning, hämtning och vidare överföring som ljusvågor.

Ljus är en utmärkt informationsbärare och är användbar för att ta data över långa avstånd mellan kontinenter genom fiberoptiska kablar.

Men denna hastighetsfördel kan bli en olägenhet när information bearbetas i datorer och telekommunikationssystem.

För att hjälpa till att lösa dessa problem, huvudförfattarna Moritz Merklein och Dr Stiller, båda från ARC Center of Excellence for Ultrahigh bandwidth Devices for Optical Systems (CUDOS) har nu demonstrerat ett minne för digital information som konsekvent överförs mellan ljus- och ljudvågor på ett fotoniskt mikrochip.

Chipet tillverkades vid Australian National Universitys Laser Physics Centre, också en del av CUDOS Center of Excellence.

Deras forskning publiceras på måndag i Naturkommunikation .

Förbättrad kontroll

University of Sydney doktorand Herr Merklein sa:"Att bygga en akustisk buffert inuti ett chip förbättrar vår förmåga att kontrollera information i flera storleksordningar."

Dr Stiller sa:"Vårt system är inte begränsat till en smal bandbredd. Så till skillnad från tidigare system tillåter detta oss att lagra och hämta information på flera våglängder samtidigt, ökar enhetens effektivitet avsevärt."

Fiberoptik och tillhörande fotonisk information - data som levereras av ljus - har stora fördelar jämfört med elektronisk information:bandbredden ökar, data färdas med ljusets hastighet och det finns ingen värme förknippad med elektroniskt motstånd. Fotoner, till skillnad från elektroner, är också immuna mot störningar från elektromagnetisk strålning.

Dock, fördelarna med ljushastighetsdata har sitt eget inbyggda problem:du måste sakta ner saker på ett datorchip så att du kan göra något användbart med informationen.

I traditionella mikrochips görs detta med hjälp av elektronik. Men när datorer och telekommunikationssystem blir större och snabbare, den tillhörande värmen gör vissa system ohanterliga. Användningen av fotoniska chips - att förbigå elektronik - är en lösning på detta problem som eftersträvas av stora företag som IBM och Intel.

Herr Merklein sa:"För att detta ska bli en kommersiell verklighet, fotoniska data på chipet måste bromsas så att de kan bearbetas, dirigerad, lagras och nås."

CUDOS direktör, ARC Laureate Fellow och medförfattare, Professor Benjamin Eggleton, sa:"Detta är ett viktigt steg framåt inom området för optisk informationsbehandling eftersom detta koncept uppfyller alla krav för nuvarande och framtida generationens optiska kommunikationssystem."