আলোকীয় গণনা

আলোকীয় গণনা (ইংরাজী: Optical বা photonic computing) -র জন্য লেজার বা ডায়োড দ্বারা উৎপাদিত ফোটন ব্যবহার করা হয়। কয়েক দশক ধরে প্রচলিত কম্পিউটারে ব্যবহৃত বৈদ্যুতিন (ইলেকট্রনিক্স) এর তুলনায় উচ্চতর তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যবহার করার ক্ষেত্রে ফোটন প্রতিশ্রুতি যুগিয়ে এসেছে (অপটিকাল ফাইবার দেখুন)।

বেশিরভাগ গবেষণা প্রকল্পে বর্তমান কম্পিউটারের উপাদানগুলিকে সমতুল্য আলোকীয় উপাদান দিয়ে প্রতিস্থাপনের দিকে মনোনিবেশ করা হয়েছে। তারই ফলে এসেছে আলোকীয় ডিজিটাল কম্পিউটার সিস্টেম বাইনারি ডেটা প্রক্রিয়াকরণ। এই দৃষ্টিভঙ্গীতে সুযোগ এনে দিয়েছে বাণিজ্যিক আলোকীয় কম্পিউটিংয়ের সেরা স্বল্প-মেয়াদী সম্ভাবনা। কেন না আলোকীয় উপাদানগুলি প্রচলিত কম্পিউটারের সাথে সুসংহত হয়ে আলোকিত-বৈদ্যুতিন সংকর গঠন করতে পারে। যাইহোক আলোকীয়বৈদ্যুতিন (অপ্টোইলেকট্রনিক) যন্ত্রগুলি ফোটনে রূপান্তর করতে এবং আবার ফিরিয়ে আনতে তাদের ৩০% বৈদ্যুতিন শক্তি খরচ করে। এই রূপান্তর বার্তা সঞ্চালনকে ধীর করেও দেয়। সমস্ত-আলোকীয় কম্পিউটার তাদের আলোকীয়-বৈদ্যুতিক-আলোকীয় (ও.ই.ও) রূপান্তরগুলিকে প্রয়োজনীয়তা অপসারণ করে বৈদ্যুতিক শক্তির প্রয়োজনীয়তা হ্রাস করেছে। ^[১]

ব্যবহার-নির্দিষ্ট যন্ত্রগুলি যেমন সিন্থেটিক অ্যাপার্চার রাডার (এসএআর) এবং আলোকীয় কোরিলেটর এর নক্সা আলোকীয় কম্পিউটিং নীতি মেনে প্রস্তুত করা হয়েছে। যেমন উদাহরণস্বরূপ বস্তু শনাক্ত করতে এবং গতিপথ চিহ্নিত করতে কোরিলেটর ব্যবহার করা যেতে পারে ^[২] এবং ধারাবাহিক সময়-ডোমেনকে আলোকীয় ডেটায় শ্রেণিবদ্ধ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। ^[৩]

বাইনারি ডিজিটাল কম্পিউটারের জন্য আলোকীয় উপাদান সম্পাদনা

আধুনিক বৈদ্যুতিন কম্পিউটারের মূল গঠণ একক হ'ল ট্রানজিস্টার। আলোকীয় উপাদান দিয়ে বৈদ্যুতিন উপাদানগুলিকে প্রতিস্থাপন করতে সমতুল্য আলোকীয় ট্রানজিস্টার প্রয়োজন। তা পাওয়া যায় নন-লিনিয়ার রিফ্র্যকটিভ ইন্ডেক্স উপকরণ ব্যবহার করে। বাইপোলার ট্রানজিস্টারে বিদ্যুৎ যেমন প্রতিক্রিয়া করে তেমনি বিশেষ করে কোনও বস্তু থাকলে ^[৪] আগত আলোকের তীব্রতা বস্তুর মধ্য দিয়ে সঞ্চারিত আলোর তীব্রতাকে প্রভাবিত করে। উচ্চ স্তরের উপাদানগুলিতে একত্রিত করা কোনও কম্পিউটারের সিপিইউর মতো এই রকম কোনও আলোকীয় ট্রানজিস্টর^[৫]^[৬] আলোকীয় লজিক গেটস তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

যে কোনও কম্পিউটিং ব্যবস্থার মতো একটি আলোকীয় কম্পিউটিং ব্যবস্থার ভালভাবে কাজ করতে তিনটি জিনিসের প্রয়োজন:

আলোকীয় প্রসেসর
আলোকীয় ডেটা ট্রান্সফার, যেমন ফাইবার অপটিক কেবল (তার)
আলোকীয় স্টোরেজ ^[৭] যেমন সিডি/ ডিভিডি / ব্লু-রে ইত্যাদি।

বৈদ্যুতিন উপাদানগুলি প্রতিস্থাপনের জন্য ফোটন থেকে বৈদ্যুতিন ডেটা ফর্ম্যাটে রূপান্তর করা প্রয়োজন হয়। এই কারণে অবশ্য সিস্টেম ধীরগতির হয়ে পড়ে।

বিতর্ক সম্পাদনা

আলোকীয় কম্পিউটারের ভবিষ্যত ক্ষমতা সম্পর্কে গবেষকদের মধ্যে মতবিরোধ রয়েছে। সে গুলি গতি, বিদ্যুৎ খরচ, ব্যয় এবং আকারের দিক দিয়ে অর্ধপরিবাহী-ভিত্তিক বৈদ্যুতিন কম্পিউটারগুলির সাথে প্রতিযোগিতা করতে সক্ষম হবে কিনা তা একটি বড় প্রশ্ন হয়ে দেখা দিয়েছে। সমালোচকরা নজর করেছেন^[৮] আলোকীয় লজিকের জন্য কয়েকটি ছোটোখাটো ব্যবহার ছাড়িয়ে প্রতিযোগিতামূলক হওয়ার জন্য অ-লিনিয়ার আলোকীয় ডিভাইস প্রযুক্তিতে বড় ধরনের অগ্রগতির প্রয়োজন রয়েছে অথবা সম্ভবত তার নিজেরই গণনা প্রকৃতিতে পরিবর্তন আনার দরকার পড়বে।^[৯]

ভুল ধারণা, চ্যালেঞ্জ এবং সম্ভাবনা সম্পাদনা

আলোকীয় কম্পিউটিংয়ের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ চ্যালেঞ্জ হ'ল গণনাটি একটি ননলিনিয়ার প্রক্রিয়া। তাতে একাধিক সংকেত অবশ্যই পারস্পরিক ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়া (ইন্টারঅ্যাক্ট) করবে। আলোক একটি বিদ্যুৎ চুম্বকীয় তরঙ্গ যা কেবল কোনও পদার্থে ইলেকট্রনের উপস্থিতিতে অন্য একটি তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গের সাথে যোগাযোগ করতে পারে,^[১০] এবং এই পারস্পরিক যোগাযোগ শক্তি প্রচলিত কম্পিউটারে বৈদ্যুতিন সংকেতের চেয়ে আলোকের মতো তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গের জন্য অনেক দুর্বল হয়। এই কারণে প্রচলিত বৈদ্যুতিন কম্পিউটারের ব্যবহৃত ট্রানজিস্টরের চেয়ে আলোকীয় কম্পিউটারের প্রক্রিয়াকরণের জন্য আরও শক্তি এবং বৃহত্তর মাত্রায় প্রয়োজন হয়।^{[তথ্যসূত্র প্রয়োজন]}

আরও একটি ভুল ধারণা ^{[কার মতে?]} হ'ল ইলেকট্রনের প্রবাহ গতি এর চেয়ে আলোক অনেক দ্রুত যেতে পারে ব'লে টিএইচজেড তরঙ্গ মাপক এককে আলোকীয় ট্রানজিস্টরের অত্যন্ত উচ্চ তরঙ্গ সক্ষম হওয়া উচিত। যাইহোক যে কোনও বিদ্যুৎ চুম্বকীয় তরঙ্গ অবশ্যই রূপান্তর সীমা মেনে চলে এবং সেইজন্য আলোকীয় ট্রানজিস্টরের কোনও সংকেতে সাড়া দেওয়ার হারটি এখনও বর্ণালী তরঙ্গদৈর্ঘ্য দ্বারা সীমাবদ্ধ রয়ে গেছে। তবে ফাইবার অপটিক যোগাযোগ এ ব্যবহারিক সীমাবদ্ধতা রয়েছে। যেমন বিচ্ছুরণ প্রায়ই চ্যানেল কে ১০ গিগাহার্জ তরঙ্গদৈর্ঘ্যে সীমাবদ্ধ করে। এটি অনেক সিলিকন ট্রানজিস্টরের চেয়ে কিছুটা ভাল। বৈদ্যুতিন ট্রানজিস্টরের চেয়ে অনেক দ্রুত কর্মক্ষমতা অর্জনের জন্য আল্ট্রাশর্ট পালস প্রেরণের জন্য বিচ্ছুরিত উচ্চ তরঙ্গপথপ্রর্দশক (ওয়েভ গাইড) প্রয়োগের জন্য ব্যবহারিক পদ্ধতির প্রয়োজন হয়।

ফোটোনিক লজিক সম্পাদনা

কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ে ব্যবহারের জন্য একটি ফোটোনিক নিয়ন্ত্রিত -NOT গেট

ফোটোনিক লজিক হ'ল লজিক গেট এর (NOT, AND, OR, NAND, NOR, XOR, XNOR) এ ফোটোন (আলোক) এর ব্যবহার। দুই বা ততোধিক সংকেত একত্রিত হলে ননলিনিয়ার আলোকিত প্রভাব ব্যবহার করে স্যুইচিং এর কাজ করানো হয়।^[৬]

রেজোনেটর বিশেষ করে ফোটোনিক লজিকে ব্যবহার উপযোগী। কারণ সেগুলি কন্সট্রাটিভ ইন্টারফেরেন্স (গঠনমূলক হস্তক্ষেপ) থেকে শক্তি বাড়ানোর সুযোগ করে দেয়। এইভাবে তারা আলোকীয় ননলিনিয়ার প্রভাব বৃদ্ধি করে।

অন্যান্য পদ্ধতির যেগুলি অনুসন্ধান করা হয়েছে তার মধ্যে আছে আণবিক স্তর এ ফটোলুমিনেসেন্ট রাসায়নিকের ব্যবহার। উইটলিকি এট আল অণু এবং এসইআরএস ব্যবহার করে লজিক এর কাজ সম্পাদন করে দেখিয়েছেন।^[১১]

তথ্যসূত্র সম্পাদনা

↑ Nolte, D.D. (২০০১)। Mind at Light Speed: A New Kind of Intelligence। Simon and Schuster। পৃষ্ঠা 34। আইএসবিএন 978-0-7432-0501-6।
↑ Feitelson, Dror G. (১৯৮৮)। "Chapter 3: Optical Image and Signal Processing"। Optical Computing: A Survey for Computer Scientists। Cambridge, Massachusetts: MIT Press। আইএসবিএন 978-0-262-06112-4।
↑ Kim, S. K.; Goda, K.; Fard, A. M.; Jalali, B. (২০১১)। "Optical time-domain analog pattern correlator for high-speed real-time image recognition"। Optics Letters। 36 (2): 220–2। ডিওআই:10.1364/ol.36.000220। পিএমআইডি 21263506। বিবকোড:2011OptL...36..220K।
↑ "Encyclopedia of Laser Physics and Technology - nonlinear index, Kerr effect"।
↑ Jain, K.; Pratt, Jr., G. W. (১৯৭৬)। "Optical transistor"। Appl. Phys. Lett.। 28 (12): 719। ডিওআই:10.1063/1.88627। বিবকোড:1976ApPhL..28..719J।
↑ ^ক ^খ US 4382660, K. Jain & G.W. Pratt, Jr., "Optical transistors and logic circuits embodying the same", প্রকাশিত হয়েছে May 10, 1983
↑ "Project Silica"। Microsoft Research (ইংরেজি ভাষায়)। সংগ্রহের তারিখ ২০১৯-১১-০৭।
↑ Tucker, R.S. (২০১০)। "The role of optics in computing"। Nature Photonics। 4 (7): 405। ডিওআই:10.1038/nphoton.2010.162। বিবকোড:2010NaPho...4..405T।
↑ Rajan, Renju; Babu, Padmanabhan Ramesh; Senthilnathan, Krishnamoorthy। "All-Optical Logic Gates Show Promise for Optical Computing"। Photonics। Photonics Spectra। সংগ্রহের তারিখ ৮ এপ্রিল ২০১৮।
↑ Philip R. Wallace (১৯৯৬)। Paradox Lost: Images of the Quantum। আইএসবিএন 978-0387946597।
↑ Witlicki, Edward H.; Johnsen, Carsten; Hansen, Stinne W.; Silverstein, Daniel W.; Bottomley, Vincent J.; Jeppesen, Jan O.; Wong, Eric W.; Jensen, Lasse; Flood, Amar H. (২০১১)। "Molecular Logic Gates Using Surface-Enhanced Raman-Scattered Light"। J. Am. Chem. Soc.। 133 (19): 7288–91। ডিওআই:10.1021/ja200992x। পিএমআইডি 21510609।

[1] Nolte, D.D. (২০০১)। Mind at Light Speed: A New Kind of Intelligence। Simon and Schuster। পৃষ্ঠা 34। আইএসবিএন 978-0-7432-0501-6।

[2] Feitelson, Dror G. (১৯৮৮)। "Chapter 3: Optical Image and Signal Processing"। Optical Computing: A Survey for Computer Scientists। Cambridge, Massachusetts: MIT Press। আইএসবিএন 978-0-262-06112-4।

[3] Kim, S. K.; Goda, K.; Fard, A. M.; Jalali, B. (২০১১)। "Optical time-domain analog pattern correlator for high-speed real-time image recognition"। Optics Letters। 36 (2): 220–2। ডিওআই:10.1364/ol.36.000220। পিএমআইডি 21263506। বিবকোড:2011OptL...36..220K।

[4] "Encyclopedia of Laser Physics and Technology - nonlinear index, Kerr effect"।

[5] Jain, K.; Pratt, Jr., G. W. (১৯৭৬)। "Optical transistor"। Appl. Phys. Lett.। 28 (12): 719। ডিওআই:10.1063/1.88627। বিবকোড:1976ApPhL..28..719J।

[jainprattpatent-6] ক ^খ US 4382660, K. Jain & G.W. Pratt, Jr., "Optical transistors and logic circuits embodying the same", প্রকাশিত হয়েছে May 10, 1983

[7] "Project Silica"। Microsoft Research (ইংরেজি ভাষায়)। সংগ্রহের তারিখ ২০১৯-১১-০৭।

[Tucker-8] Tucker, R.S. (২০১০)। "The role of optics in computing"। Nature Photonics। 4 (7): 405। ডিওআই:10.1038/nphoton.2010.162। বিবকোড:2010NaPho...4..405T।

[9] Rajan, Renju; Babu, Padmanabhan Ramesh; Senthilnathan, Krishnamoorthy। "All-Optical Logic Gates Show Promise for Optical Computing"। Photonics। Photonics Spectra। সংগ্রহের তারিখ ৮ এপ্রিল ২০১৮।

[10] Philip R. Wallace (১৯৯৬)। Paradox Lost: Images of the Quantum। আইএসবিএন 978-0387946597।

[11] Witlicki, Edward H.; Johnsen, Carsten; Hansen, Stinne W.; Silverstein, Daniel W.; Bottomley, Vincent J.; Jeppesen, Jan O.; Wong, Eric W.; Jensen, Lasse; Flood, Amar H. (২০১১)। "Molecular Logic Gates Using Surface-Enhanced Raman-Scattered Light"। J. Am. Chem. Soc.। 133 (19): 7288–91। ডিওআই:10.1021/ja200992x। পিএমআইডি 21510609।

[১]

[২]

[৩]

[৪]

[৫]

[৬]

[৭]

[৮]

[৯]

[১০]

[১১]