attosecond-level synchronization of optoelectronics
- Reference number
- IS24-0075
- Project leader
- Torres Company, Victor
- Start and end dates
- 241101-271231
- Amount granted
- 4 900 000 SEK
- Administrative organization
- Chalmers University of Technology
- Research area
- Information, Communication and Systems Technology
Summary
Modern communication systems rely on the ability of electronics to generate and process signals at terabit per second. The disaggregation of computing resources has heralded a “more than Moore” era, whereby a conducive scaling in computing strongly relies on the ability to interconnect multiple chip modules with minimum latency and energy consumption. However, state-of-the-art electronics rely on clock signals derived from pure electronic oscillators, which have fundamental limitations in timing jitter, bandwidth and power consumption. Advances in photonic integration and chip-scale frequency combs now offer the potential to generate ultra-pure quantum-limited clocks derived from optical references. This project will investigate the generation of pure microwave signals and sub-fs timing jitter microcombs for the synchronization of electronics. This project builds upon a new partnership between the ultrafast photonics research group at Chalmers University of Technology (SE) and the Ultrascale photonic control and measurement group at KAIST (KR). These groups bring a synergetic effort in their ability to realize world-class microcombs based on ultralow-loss silicon nitride and experimental methods to measure timing jitter with sub-fs precision. If successful, this project will provide a basis for the realization of scalable computing architectures in future hyperscale datacenters by the realization of portable, integrated time-frequency references at ultrahigh frequencies
Popular science description
Denna samarbetssatsning sammanför två internationellt erkända grupper och drar nytta av kompletterande synergier. Gruppen på Chalmers är världsberömd för sitt bidrag till frekvenskammar i chipsskala, medan gruppen på KAIST har banat väg för originaltekniker för karakterisering av exakta ultrasnabba lasrar. Tillämpningar som AI och maskininlärning flyttar en ökande mängd datorresurser till datacenter – stora datorfaciliteter för lagring, bearbetning och överföring av digital information. Dessa faciliteter drar fördel av uppdelning av datorresurser för att möjliggöra en "mer än Moore"-era. Att möjliggöra en effektiv skalning av kapacitet är en av de viktigaste utmaningarna inom informations- och kommunikationsteknik. Fotonik spelar en nyckelroll i datacenterarkitektur genom att möjliggöra höghastighetsinterconnectivity. I framtiden kommer flera integrerade lasrar med flera våglängder att möjliggöra en gynnsam och skalning av kapacitet. Detta projekt utforskar en fotonikteknik i chipsskala som heter mikrokam. Denna teknik har potential att 1. tända flera frekvenskanaler, och därigenom öka kapaciteten hos datacenteranslutningar och 2. härleda en ren mikrovågssignal från en koherent oscillator, och därigenom synkronisera flera elektroniska chips. Genom att kombinera ansträngningar kommer teamen att bedöma prestandan hos en begynnande chip-skala fotonikteknik för synkronisering på attosekundnivå av höghastighetselektronik. Om det lyckas kommer detta projekt att markera en avgörande förändring för realiseringen av skalbara datorarkitekturer i framtida hyperskala datacenter genom att realisera bärbara och utplacerbara tidsfrekvensreferenser vid ultrahöga bandbredder.