Extrem schneller Schalter: Deutsches Team arbeitet an Computer auf Wasserbasis

Ein Forschungsteam der Ruhr-Universität Bochum hat einen ultraschnellen Schalter auf der Basis von Wasser entwickelt. Wie schon in dem Science-Fiction-Klassiker „The Abyss“ dargestellt könnten so schnelle, effiziente und umweltfreundliche Wassercomputer entstehen.

Bild: Adrian Buchmann / Ruhr-Universität Bochum

Wasserschalter stellt Geschwindigkeitsrekord auf

Der Gedanke, Wasser für Berechnungen zu verwenden, geht bereits auf die 1930er-Jahre zurück. Bereits 1936 entwickelte der Russe Wladimir Lukjanow den Wasserintegrator – einen Analogrechner auf Wasserbasis. Dieser bestand aus einem Netzwerk aus Rohrleitungen und Wasserbehältern und wurde in der Sowjetunion bis in die 80er-Jahre benutzt.

Die Idee des Teams rund um Adrian Buchmann, Claudius Hoberg und Fabio Novelli von der Ruhr-Universität Bochum basiert ebenfalls auf Wasser, folgt aber einen anderen Ansatz. Die Forscher haben ein Konzept für einen Schalter entwickelt, der bisher unerreichte Geschwindigkeiten umsetzen kann.

Dafür löste das Team Natriumiodid-Ionen in Wasser. Das so entstehende Salzwasser wird dann mit einer extra entwickelten Drüse aufgefächert, woraufhin der entstehende flache Strahle mit einem kurzen, aber intensivem Laserimpuls konfrontiert wird. Dieser Impuls befreit die Elektronen aus dem Salz, das im Wasser gelöst ist, woraufhin dieses elektrisch leitend wird.

Die Geschwindigkeit des so entstehenden Schalters liegt im Terahertzbereich, so berichtet das Team. Mittels eines weiteren Lasers wird dann der Zustand des Wassers abgefragt. Die Schaltung ist schneller als alle bisher erreichten Schaltgeschwindigkeiten eines Halbleiters.

Erste Schritte auf einem langen Weg

Das Konzept der Forscher könnte in Zukunft Terahertz-Geräte ermöglichen, die Rechenoperationen in bisher unerreichter Geschwindigkeit umsetzen können. Zudem wäre eine wasserbasierte Technologie eine umweltfreundliche Alternative zu Technologien, die auf der Verwendung seltener Erden basieren. Die Wasserschaltung arbeite laut den Forschern ungefähr um den Faktor Tausend schneller als halbleiterbasierte Schalter, wie sie in aktuellen Computern und Smartphones verwendet werden.

Allerdings sind wir noch relativ weit von einem tatsächlichen „Wassercomputer“ entfernt. Im jetzigen Zustand können die Schaltungen nur unter Laborbedingungen realisiert werden und sind zudem relativ raumgreifend. Insbesondere die Erzeugung des Wasserstrahls benötigt viel Platz und ist wenig geeignet für kompakte, mobile Geräte. Auch der Laser und die Optik müssen untergebracht werden. Es müsse außerdem gelingen, Eingangssignale so schnell zu erzeugen, dass die kurzen Schaltzeiten auch ausgenutzt werden können.

Dennoch ist die Entwicklung des ultraschnellen Wasserschalters ein erster Schritt in Richtung einer Zukunft, in der Computer und elektronische Geräte umweltfreundlicher und wesentlich schneller sind.

via Ruhr-Universität Bochum