Optische Netze sind für größere Rechenzentren unverzichtbar. Graphen soll vollständig optische Switches günstig und effizient machen.

Optische Netzwerke sind in Rechenzentren allgegenwärtig, für Quantencomputer haben sie gar eine zentrale Bedeutung bei der Verschränkung von Quantenzuständen. Eine wichtige Komponente, der Netzwerk-Switch, ist allerdings mit Licht aufwendig zu realisieren. Mit Halbleiterfertigung, Graphen und Phasenwechsel-Material (Phase-Change Material, PCM) wollen Forscher der University of Washington eine günstige und energieeffiziente Variante herstellen.

Die Innovation dabei ist nicht die Fertigung optischer Switches aus Silizium mit gängigen Prozessen zur Halbleiterfertigung. Auch PCMs gehören hier zum gängigen Repertoire, die erste Veröffentlichung stammt aus dem Jahr 2006 (PDF). Die Neuerung ist das Graphen, das die zum Umschalten des Switches benötigte Energie deutlich reduziert. Das zentrale Problem ist nämlich das Erhitzen des PCM, um es vom kristallinen in den nicht-kristallinen (amorphen) Zustand zu überführen und umgekehrt.

Graphen hat als Heizelement einen besonderen Vorteil: Da es lediglich eine Atomlage dick ist, wird wesentlich weniger Material erhitzt als mit anderen Ansätzen. Im Zusatzmaterial (PDF) zur Veröffentlichung in Nature Nanotechnology vergleichen die Forscher ihre Ergebnisse mit denen anderer Gruppen.