"Optische Computer könnten die Geschwindigkeit von Datenverarbeitung und Datennetzen auf Trillionen Bits pro Sekunde erhöhen, das Internet auf mehr als das Zehnfache der heutigen Geschwindigkeit aufmotzen, tausendmal mehr Daten speichern als heute möglich - und das alles mit Geräten und Systemen, die kleiner, billiger und verläßlicher sind als alles, was wir zur Zeit haben." - wenn Donald Frazier von seinem Forschungsobjekt spricht, gerät er geradezu ins Schwärmen.

	Lichtstrahl wird gebrochen © DOE

Doch die Visionen, die er ausmalt, sind keineswegs zu hoch gegriffen. Wenn es tatsächlich gelingt, Rechner zu konstruieren, die statt mit Elektronen und Transistoren mithilfe von Licht rechnen, steht der Computertechnologie ein gewaltiger Leistungsschub bevor. Noch steht allerdings auch diese Technologie erst am Anfang.

Die Vorteile der Lichttechnologie gegenüber den herkömmlichen Rechnerarchitekturen sind gewaltig: Im Gegensatz zu den negativ geladenen Elektronen bestehen Lichtstrahlen aus Photonen, ungeladenen Einheiten, die sich nicht gegenseitig beeinflussen. Zwei Lichtstrahlen können sich daher kreuzen oder überlagern, ohne dass es zu "Rauschen" oder anderen Verzerrungen der Information kommt. Diese Eigenschaft nutzt man schon jetzt bei der Datenübertragung in Glasfaserkabeln, bei denen optische Signale verschiedener Frequenz gleichzeitig unterschiedliche Dateneinheiten übertragen.

Im April 2001 wurden in einem Experiment beispielsweise Daten, Video und Sprache mit 3,2 Terabit/s über eine einzige Glasfaser übertragen. Dies entspricht 41 Millionen Telefongesprächen zur gleichen Zeit über dieselbe Glasfaser oder einer e-mail-Verbindung, bei der 100 Millionen Seiten Text pro Sekunde übertragen werden - eine Bandbreite, die für herkömmliche, elektronenbasierte Systeme unerreichbar ist.

Nicht nur in der Datenübertragung, auch in der Verarbeitung der Daten könnten optische Computer erheblich schneller als ihre elektronische Vettern sein, da sie in der Lage sind, auch parallele Operationen durchzuführen. Ein herkömmlicher Computer tastet eispielsweise ein einfaches Bild aus 1.000 x 1.000 Pixeln Pixel für Pixel ab und überträgtund bearbeitet die Information für jeden Bildpunkt einzeln und nacheinander. Im Gegensatz dazu kann schon ein relativ einfaches optisches System alle Pixel des Bildes nicht nur gleichzeitig von einem Ort zum nächsten übertragen, sondern sie auch gleichzeitig bearbeiten.

Weder diese Vorteile des Lichts als Medium, noch die Idee mit Photonen und optischen Schaltern zu rechnen sind neu. Und auch die Rechner existieren in der Theorie bereits: In ihnen übernehmen Photonen die Rolle der Informationsträger, Lichtleiter oder dünne lichtleitende Filme ersetzen Transistoren und Leiterbahnen. Da die optischen Komponenten keinerlei Isolation brauchen, kann der gesamte Rechner insgesamt kleiner, kompakter und erheblich kosteneffektiver gebaut werden. Zudem sind optische Leiterbahnen unempfindlich gegenüber Störungen durch elektromagnetische Wellen und verursachen keine Kurzschlüsse, ein optischer Rechner läuft daher auch wesentlich robuster und störungsfreier als ein konventioneller Chipcomputer.

Was also hindert die Wissenschaftler daran, schon jetzt einen funktionierenden Lichtrechner zu bauen?