Markus Lindemann und Nils Gerhardt (rechts) testen die Einkopplung des Lasersystems in die Glasfaser.
RUBIN / Gorczany
Auf Serverfarmen sammeln und vermehren sich enormen Datenmengen. Weil aber die Datenübertragung dort das Analysieren bremst, erproben Ingenieure neue technische Methoden und bringen deshalb einen Spin-Laser in Stellung.
Das gesammelte Wissen einer Serverfarm wird heute nahezu mit Lichtgeschwindigkeit übertragen - auf kurzem Wege über Glasfaserkabel zwischen den einzelnen Rechnern. Spezielle Halbleiterlaser erzeugen dazu Lichtpulse; die Information ist in der Änderung der Lichtintensität codiert. Je schneller man die Lichtintensität variiert, desto schneller kann man Informationen übertragen. Doch fundamentale physikalische Grenzen limitieren die Geschwindigkeit. Für Professor Martin Hofmann und Nils Gerhardt von der Ruhr-Universität Bochum Anlass genug, nach einer neuen Methode zu forschen, und einen Spin-Laser in Stellung zu bringen.
Das Team um Hofmann und Gerhardt vom Lehrstuhl Photonik und Terahertztechnologie setzt zu diesem Zweck auf eine quantenmechanische Größe, den Spin. Sie nutzen also nicht die Modulation der Lichtintensität, sondern bedienen sich der Polarisation des Lichts. Das neue Konzept soll künftig die Datenübertragung in Serverfarmen enorm beschleunigen. Serverfarmen sind heute ein wesentlicher Bestandteil für das Handhaben von Big Data und Cloud-Services. Und sie werden immer größere Datenmengen verarbeiten, wie die Autoren in „Cloud Computing - Web-basierte dynamische IT-Services“ erklären.
Spins ausrichten und oszillierende Polarisation erzeugen
Mit einem Laser generieren RUB-Forscher eine spezielle Form von zirkular polarisiertem Licht, in dem die Polarisationsrichtung oszilliert, also ständig zwischen zwei Drehrichtungen hin und her wechselt. Dieser Wechsel kann viel schneller erfolgen, als sich die Intensität des Laserlichtes ändern kann. Denn: Die Variation der Lichtintensität durch Strommodulation beruht auf der Bewegung vieler Elektronen, die sich nicht beliebig schnell verschieben lassen.
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Die Polarisationsoszillation hingegen basiert auf einer quantenmechanischen Eigenschaft der Elektronen, dem Spin, und kommt mit der Bewegung von wenigen Elektronen aus. Indem die Forscher die Spins einer Gruppe von Elektronen im Laser in die gleiche Orientierung bringen, erzeugen sie die oszillierende Polarisation. Den zugrunde liegenden Effekt haben sie im Detail entschlüsselt.