In Europa wurde DOOM auf einem photonischen Computer gestartet
Das Berliner Start-up Akhetonics hat demonstriert, dass das Kultspiel DOOM auf einem eigenen photonischen Prozessor namens XPU lauffähig ist. Das Unternehmen entwickelt nach eigenen Angaben den weltweit ersten vollständig optischen Universalprozessor, der Berechnungen ohne den Einsatz von Elektronen durchführt.
Während bei klassischen elektronischen Chips Informationen durch den Fluss von Elektronen in Leiterbahnen übertragen werden, setzen photonische Prozessoren auf Licht. Die Daten werden in Form von Photonen durch spezielle Wellenleiter transportiert. Ein entscheidender Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass Licht bei der Datenübertragung praktisch keine Wärme erzeugt und nicht unter den physikalischen Einschränkungen des elektrischen Widerstands leidet.
Die größte technische Herausforderung bei photonischen Computern ist die Realisierung eines optischen Transistors. Dabei muss ein Lichtsignal ein anderes Lichtsignal steuern können. Akhetonics hat dieses Problem mithilfe nichtlinearer optischer Effekte und spezieller zweidimensionaler Materialien gelöst. Dadurch lassen sich Schaltvorgänge realisieren, die für echte Berechnungen notwendig sind.
Ein weiterer Vorteil photonischer Prozessoren liegt in ihrer theoretisch extrem hohen Geschwindigkeit. Während moderne elektronische Prozessoren im Gigahertz-Bereich arbeiten, können optische Systeme Frequenzen im Terahertz-Bereich erreichen. Das bedeutet ein mögliches Leistungsplus um den Faktor tausend. Gleichzeitig soll der Energieverbrauch im Vergleich zu heutigen GPU- und TPU-Lösungen um das Zehn- bis Hundertfache sinken.
Auch die Herstellung könnte vergleichsweise kostengünstig sein. Die Chips lassen sich auf bestehenden Produktionsanlagen mit Strukturgrößen zwischen 90 und 250 Nanometern fertigen. Teure hochmoderne Lithografieanlagen im Bereich weniger Nanometer sind dafür nicht erforderlich. Das eröffnet die Möglichkeit, die Chipproduktion langfristig in Europa zu halten.
Die Architektur des XPU ist ebenfalls ungewöhnlich. Sie vereint digitale, analoge und quantenähnliche Rechenansätze auf einer einzigen photonischen Plattform. Ein Chip kann klassische Steuerlogik ausführen, analoge Berechnungen für KI-Modelle übernehmen und gleichzeitig quantenähnliche Operationen durchführen – alles auf Basis von Licht.
Erste Prototypen für Unternehmenskunden sollen laut Akhetonics Mitte 2026 verfügbar sein.
Warum wurde diese Technologie nicht schon früher entwickelt? Der Hauptgrund ist die Natur des Lichts selbst. Photonen interagieren kaum miteinander. Das ist ideal für die Datenübertragung, aber problematisch für Berechnungen. Schon in den 1980er-Jahren forschten die Bell Labs an optischen Rechnern, gaben das Thema jedoch wieder auf. Zusätzlich ist optischer Speicher schwer umzusetzen, da Licht nicht einfach „angehalten“ werden kann. Solange das Mooresche Gesetz funktionierte, fehlte zudem der wirtschaftliche Anreiz für riskante Alternativen.
Akhetonics begegnet diesen Problemen mit nichtlinearen Effekten in 2D-Materialien und Halbleitern auf Indiumphosphid-Basis. Dabei verändert ein Lichtsignal gezielt die Materialeigenschaften und beeinflusst so ein zweites Signal. Für Speicherlösungen setzt das Unternehmen auf eine Kombination aus fest gespeicherten Daten, etwa für Texturen oder neuronale Netzgewichte, und separaten Bereichen für dynamische Informationen. Zusätzlich wurde mit AtetDesigner ein eigenes Entwicklungstool geschaffen, und die klassische Von-Neumann-Architektur wurde zugunsten eines funktionalen Ansatzes aufgegeben, der besser zur Physik des Lichts passt.
Quelle: akhetonics.com Kerr-Effekt
Das Berliner Start-up Akhetonics hat demonstriert, dass das Kultspiel DOOM auf einem eigenen photonischen Prozessor namens XPU lauffähig ist. Das Unternehmen entwickelt nach eigenen Angaben den weltweit ersten vollständig optischen Universalprozessor, der Berechnungen ohne den Einsatz von Elektronen durchführt.
Während bei klassischen elektronischen Chips Informationen durch den Fluss von Elektronen in Leiterbahnen übertragen werden, setzen photonische Prozessoren auf Licht. Die Daten werden in Form von Photonen durch spezielle Wellenleiter transportiert. Ein entscheidender Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass Licht bei der Datenübertragung praktisch keine Wärme erzeugt und nicht unter den physikalischen Einschränkungen des elektrischen Widerstands leidet.
Die größte technische Herausforderung bei photonischen Computern ist die Realisierung eines optischen Transistors. Dabei muss ein Lichtsignal ein anderes Lichtsignal steuern können. Akhetonics hat dieses Problem mithilfe nichtlinearer optischer Effekte und spezieller zweidimensionaler Materialien gelöst. Dadurch lassen sich Schaltvorgänge realisieren, die für echte Berechnungen notwendig sind.
Ein weiterer Vorteil photonischer Prozessoren liegt in ihrer theoretisch extrem hohen Geschwindigkeit. Während moderne elektronische Prozessoren im Gigahertz-Bereich arbeiten, können optische Systeme Frequenzen im Terahertz-Bereich erreichen. Das bedeutet ein mögliches Leistungsplus um den Faktor tausend. Gleichzeitig soll der Energieverbrauch im Vergleich zu heutigen GPU- und TPU-Lösungen um das Zehn- bis Hundertfache sinken.
Auch die Herstellung könnte vergleichsweise kostengünstig sein. Die Chips lassen sich auf bestehenden Produktionsanlagen mit Strukturgrößen zwischen 90 und 250 Nanometern fertigen. Teure hochmoderne Lithografieanlagen im Bereich weniger Nanometer sind dafür nicht erforderlich. Das eröffnet die Möglichkeit, die Chipproduktion langfristig in Europa zu halten.
Die Architektur des XPU ist ebenfalls ungewöhnlich. Sie vereint digitale, analoge und quantenähnliche Rechenansätze auf einer einzigen photonischen Plattform. Ein Chip kann klassische Steuerlogik ausführen, analoge Berechnungen für KI-Modelle übernehmen und gleichzeitig quantenähnliche Operationen durchführen – alles auf Basis von Licht.
Erste Prototypen für Unternehmenskunden sollen laut Akhetonics Mitte 2026 verfügbar sein.
Warum wurde diese Technologie nicht schon früher entwickelt? Der Hauptgrund ist die Natur des Lichts selbst. Photonen interagieren kaum miteinander. Das ist ideal für die Datenübertragung, aber problematisch für Berechnungen. Schon in den 1980er-Jahren forschten die Bell Labs an optischen Rechnern, gaben das Thema jedoch wieder auf. Zusätzlich ist optischer Speicher schwer umzusetzen, da Licht nicht einfach „angehalten“ werden kann. Solange das Mooresche Gesetz funktionierte, fehlte zudem der wirtschaftliche Anreiz für riskante Alternativen.
Akhetonics begegnet diesen Problemen mit nichtlinearen Effekten in 2D-Materialien und Halbleitern auf Indiumphosphid-Basis. Dabei verändert ein Lichtsignal gezielt die Materialeigenschaften und beeinflusst so ein zweites Signal. Für Speicherlösungen setzt das Unternehmen auf eine Kombination aus fest gespeicherten Daten, etwa für Texturen oder neuronale Netzgewichte, und separaten Bereichen für dynamische Informationen. Zusätzlich wurde mit AtetDesigner ein eigenes Entwicklungstool geschaffen, und die klassische Von-Neumann-Architektur wurde zugunsten eines funktionalen Ansatzes aufgegeben, der besser zur Physik des Lichts passt.
Quelle: akhetonics.com Kerr-Effekt