Regenboogchip ontdekt per toeval: kan AI datacenters energie besparen

Soms ontstaan grote technologische doorbraken niet door strak gepland onderzoek, maar door een gelukkig toeval. Zo ook bij een team van ingenieurs dat werkte aan een nieuwe laser voor lidar systemen. Tijdens hun experimenten ontdekten ze per ongeluk iets veel groters: een chip die meerdere kleuren laserlicht tegelijk kan uitzenden, een zogeheten “rainbow on a chip”. En juist die ontdekking kan de manier waarop datacenters met AI omgaan flink veranderen.

De chip maakt gebruik van een slimme combinatie van een krachtige multimode-laserdiode en een nauwkeurig ontworpen optisch circuit. Dat circuit vormt, stabiliseert en splitst het laserlicht in verschillende kleuren, elk met een eigen frequentieband. Omdat elke kleur zijn eigen datastroom kan dragen, kunnen enorme hoeveelheden informatie tegelijk worden verstuurd. Dat maakt datacenters niet alleen sneller, maar ook veel energie efficiënter.

Normaal gesproken zijn voor dit soort toepassingen dure, grote en instabiele lasers nodig. De onderzoekers van Columbia Engineering en Xscape Photonics wisten het echter te miniaturiseren tot een compacte chip. De stabiliteit komt dankzij een techniek die “self-injection locking” heet, waarbij het licht constant wordt gefilterd en teruggevoerd om trillingen te voorkomen. Het resultaat: krachtige, stabiele en uiterst precieze lichtbundels.

De ontdekking werd op 7 oktober gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Photonics onder de complexe naam High-power electrically pumped microcombs. Volgens de onderzoekers kan de rainbow-chip een sleutelrol spelen bij het terugdringen van het energieverbruik van AI systemen, die wereldwijd steeds meer stroom opslokken. Volgens onderzoek van het Internationaal Energieagentschap (IEA) zou het energieverbruik in 2030 ruim kunnen verdubbelen dankzij de energievraag van datacenters, en dat zet druk op onze klimaatdoelen.

Naast datacenters zijn er nog veel meer toepassingen denkbaar. Zo kan de chip worden ingezet in compacte spectrometers, optische klokken, quantum apparaten en nieuwe lidar systemen.