Ich habe also gehört, dass die Berechnung mit Photonen schneller ist als mit Elektronen. Ich habe mich gefragt, warum genau das so ist? Liegt es daran, dass Licht durch einen Wellenleiter schneller wandert als Elektrizität durch einen Draht?
Ob sich Licht in einem Wellenleiter oder ein elektrisches Signal auf einem Draht schneller ausbreitet, hängt vollständig von den dielektrischen Materialien des Wellenleiters und im Raum um den Draht herum sowie von der genauen Geometrie des Wellenleiters und des Drahts relativ zum Rückweg ab darauf reisende Signale.
Ein typischer optischer Wellenleiter besteht aus Glas mit einem Brechungsindex von etwa 1,5, sodass sich optische Signale mit etwa 66 % von c darauf ausbreiten .
Einige übliche elektrische Wellenleiter (Koaxialkabel) können so hergestellt werden, dass sie Ausbreitungsgeschwindigkeiten im Bereich von 80–90 % von c haben .
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit auf einem Draht in einem IC ist langsamer, da Halbleiter typischerweise einen viel höheren Brechungsindex als Teflon haben; aber das gleiche gilt für ein optisches Signal, das in einem aus einem Halbleitermaterial hergestellten Wellenleiter wandert.
Die Leute, die hofften, mit optischem Rechnen schnellere Berechnungen zu erreichen, hofften meistens, dies mit bestimmten Tricks zu erreichen, wie der Verwendung von Optiken, um eine Fourier-Transformation physikalisch zu "berechnen". Dies ist jedoch im Wesentlichen eine Form des analogen Rechnens, die ihre eigenen Einschränkungen hat. Bisher hatte Optical Computing nicht viel (keinen?) kommerziellen Erfolg.
Eine weitere Einschränkung optischer Rechenelemente besteht darin, dass die kleinste Struktur, die ein Photon enthalten kann, ungefähr die gleiche Größe wie die Wellenlänge dieses Photons hat. Für Photonen mit ausreichend niedriger Energie, um von typischen Halbleitermaterialien nicht stark absorbiert zu werden, liegt dies in der Größenordnung von 1 , fast hundertmal größer als hochmoderne Transistoren, die für elektrische Berechnungen verwendet werden.
Ja, ein Photon, das sich in einem Wellenleiter bewegt, ist viel schneller als ein Elektron in einem Draht. Ein Photon breitet sich quer zur Abmessung des Wellenleiters aus. Elektronen stehen im Inneren eines Drahtes einem Widerstand gegenüber. Dieser Widerstand bewirkt, dass der Joulesche Erwärmungseffekt stattfindet. Dadurch verringert sich die Energieübertragungsrate. Aber im Fall von Photonen und Wellenleitern gibt es einen sehr geringen Energieverlust aufgrund des Eindringens elektromagnetischer Wellen in die leitenden Wände (denken Sie an die Hauttiefe!). Dadurch ist der Wellenleitermechanismus dem Draht- und Elektronenmodus der Datenübertragung überlegen.
Licht bewegt sich schneller als Elektrizität, weil Photonen keine Masse haben, Elektronen aber schon
Garyp
Tyler Hilbert