Pada tahun 1954 transistor silikon pertama sebanding ukurannya dengan perangko AS. Pada tahun 1965 salah satu pendiri Intel, Gordon Moore, memperkirakan jumlah transistor yang dipasang pada sebuah chip berlipat ganda setiap dua tahun. Prediksi ini kemudian disebut Hukum Moore dan sangat akurat hingga awal abad ke-21 (Gambar 5). Sementara pertumbuhan eksponensial yang diprediksi belum berhenti sepenuhnya, pertumbuhannya melambat. Saat ini transistor silikon dengan cepat mendekati ~10nm, ukuran minimum teoretis untuk komputasi berbasis elektron. Keterbatasan ini disebabkan oleh sifat kuantum elektron, di mana elektron dapat dengan mudah menembus transistor seolah-olah tidak ada. Ukuran minimum 5 nm memaksakan jumlah transistor maksimum dan kecepatan komputasi maksimum. Keterbatasan ini dapat dikurangi dengan pemrosesan paralel, atau beberapa prosesor yang berjalan bersama-sama, tetapi akibatnya menghasilkan lebih banyak panas dan sulit untuk diprogram. Chip saat ini dibuat dengan model dua dimensi, mereka dapat dibuat tiga dimensi untuk meningkatkan kemungkinan jumlah transistor, tetapi ini meningkatkan masalah pendinginan (pendinginan terkait dengan luas permukaan, kubus memiliki jauh lebih sedikit daripada chip dengan volume yang sama), konsumsi daya , serta masalah tunnelling/tembus seperti sebelumnya.

Dalam kehidupan masyarakat modern, penggunaan listrik yang ekstensif telah memungkinkan berbagai penggunaan transistor di setiap rangkaian elektronik. Transistor digunakan dalam kehidupan kita sehari-hari dalam berbagai bentuk yang kita ketahui sebagai amplifier dan peralatan switching. Sebagai amplifier, mereka digunakan di berbagai osilator, modulator, detektor, dan hampir di sirkuit apa pun untuk menjalankan suatu fungsi.

Transistor optik tidak ditenagai oleh listrik, tetapi oleh laser yang dipompa; yaitu, sinar laser ungu (pada panjang gelombang 400-480-nanometer) secara terus-menerus memodulasi antara output daya tinggi dan rendah, yang ditafsirkan sebagai logika 1 dan 0. Sinar laser kedua yang lebih kecil—berfungsi sebagai pengganti gerbang elektronik—mengaktifkan dan menonaktifkan laser yang dipompa untuk menghasilkan output 1 dan 0 yang diinginkan.

Pengkodean informasi dalam cahaya sangat berbeda dari melakukannya menggunakan pemuatan. Untuk satu hal, elektron mengerahkan kekuatan yang kuat satu sama lain, membuatnya mudah untuk memanipulasi mereka dan untuk mengatur interaksi yang memungkinkan operasi logis. Sebaliknya, foton cahaya menempuh jarak jauh tanpa berinteraksi, yang membuat paralelisme masif lebih mudah, tetapi berarti bahwa secara logis menggabungkan dua sinyal cahaya umumnya membutuhkan bahan perantara. Meskipun komputasi dengan kecepatan cahaya tampak mengesankan, impuls elektromagnetik di komputer biasa pada dasarnya menyebar dengan cepat.

Apa yang sebenarnya memperlambat sinyal listrik adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengisi kapasitansi kabel. Pengisian ini juga menyimpan energi yang biasanya dibuang ketika sinyal berikutnya datang. Karena energi foton tidak bergantung pada seberapa jauh mereka melakukan perjalanan, mereka memiliki keuntungan daya untuk sambungan jarak jauh di mana penghematan mengatasi biaya energi untuk menghasilkan mereka di tempat pertama.

Di masa lalu, teknologi optik memiliki kelemahan, meskipun sangat baik untuk jarak jauh (seperti dalam transmisi data serat optik), teknologi tersebut dengan cepat kehilangan energi pada jarak pendek dibandingkan dengan menggunakan elektron. Cahaya saat ini lebih baik pada 3 m (10 kaki) atau lebih, skala yang agak besar dan tidak praktis untuk komputer desktop atau laptop. Tidak hanya itu, perangkat masa depan mungkin memerlukan sekecil sepuluh auto joule yang menuntut target untuk teknologi optik karena energi operasional mewakili energi total untuk operasi logika total dan bukan energi sinyal input.

Bulan lalu, pada September 2021, Tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Skoltech dan IBM telah menciptakan sakelar optik yang sangat hemat energi yang dapat menggantikan transistor elektronik di komputer generasi baru yang memanipulasi foton daripada elektron. Selain penghematan daya langsung, sakelar ini tidak memerlukan pendinginan dan sangat cepat: Pada 1 triliun operasi per detik, sakelar ini antara 100 dan 1.000 kali lebih cepat daripada transistor komersial terbaik saat ini.

Transistor optik menggunakan foton, partikel cahaya terkecil yang ada di alam untuk membuatnya bekerja. Karena itu, tidak ada banyak ruang untuk perbaikan di luar itu sejauh konsumsi daya berjalan. Kebanyakan transistor listrik modern membutuhkan energi puluhan kali lebih banyak untuk beralih, dan transistor yang menggunakan elektron tunggal untuk mencapai efisiensi yang sebanding jauh lebih lambat.

Selain fungsi utama seperti transistor, sakelar optik dapat bertindak sebagai komponen yang menghubungkan perangkat dengan memindahkan data di antara mereka dalam bentuk sinyal optik. Ini juga dapat berfungsi sebagai penguat, meningkatkan intensitas sinar laser yang masuk dengan faktor hingga 23.000.

Meskipun saat ini tidak ada satupun teknologi berbasis komputasi sehari-hari yang umum digunakan, ada beberapa teknologi yang sama-sama menggunakan teori yang sama dan juga beberapa kemungkinan lainnya.

1. Keyboard/Papan Ketik Optik

Sakelar optik menggunakan induksi cahaya untuk memicu sakelar. Keyboard Optik bekerja dengan sakelar mekanis untuk memblokir berkas cahaya. Saat sakelar ditekan, batang sakelar bergerak ke bawah, memicu sensor cahaya pada PCB dan mengaktifkan kunci. Itu sebabnya sakelar optik lebih cepat daripada sakelar tradisional karena tidak diperlukan kontak fisik untuk mengirim sinyal listrik; menghilangkan kebutuhan akan penundaan debounce. Selain itu, karena tidak ada kontak fisik, sakelar ini biasanya lebih tahan lama. Masa pakai sakelar tradisional adalah 50 juta penekanan tombol sementara sakelar optik dapat menggandakan rentang hidup itu dan dapat bertahan 100 juta.

2. Komputer Optik

Komputer optik (juga disebut komputer fotonik) adalah perangkat yang menggunakan foton dalam cahaya tampak atau sinar inframerah ( IR ), daripada arus listrik, untuk melakukan perhitungan digital. Arus listrik mengalir hanya sekitar 10 persen dari kecepatan cahaya. Hal tersebut membatasi kecepatan pertukaran data dalam jarak jauh, dan merupakan salah satu faktor yang menyebabkan evolusi serat optik . Dengan menerapkan beberapa keuntungan dari jaringan tampak dan/atau IR pada skala perangkat dan komponen, suatu hari nanti komputer dapat dikembangkan yang dapat melakukan operasi 10 kali atau lebih lebih cepat daripada komputer elektronik konvensional.

3. Kecerdasan Buatan/Artificial Intelligent (AI)

Jaringan saraf Artificial Intelligence (AI) disebut-sebut sebagai salah satu aplikasi terbaik, dengan potensi mencapai efisiensi 10 juta kali lebih besar daripada sistem elektronik. Beban kerja statistik seperti yang digunakan dalam algoritma AI sangat cocok untuk komputasi optik.

• https://byjus.com/physics/uses-of-transistor/
• https://www.futuretimeline.net/blog/2021/09/24-optical-transistor-future.htm
• https://www.researchgate.net/publication/40764874_Are_optical_transistors_the_logical_next_step
• https://cacm.acm.org/news/238930-organic-optical-transistor-outperforms-silicon/fulltext
• https://scitechdaily.com/new-extremely-energy-efficient-optical-transistor-speeds-up-computation-up-to-1000-times/
• https://eng.libretexts.org/Bookshelves/Materials_Science/Supplemental_Modules_(Materials_Science)/Optical_Properties/Optical_Computing
• https://www.tomshardware.com/news/goodbye-transistor-new-optical-switches-offer-up-to-1000x-better-performance
• https://cacm.acm.org/magazines/2014/10/178773-still-seeking-the-optical-transistor/fulltext
• https://www.ibm.com/blogs/research/2019/05/ultrafast-optical-room-temperature-transistor/
• https://spectrum.ieee.org/optical-switch-1000x-faster-transistorshttps://www.bbvaopenmind.com/en/technology/future/optical-computing-solving-problems-at-the-speed-of-light/