आधुनिक प्रोसेसर अपनी ऊर्जा का हैरान करने वाला बड़ा हिस्सा गणना पर नहीं, बल्कि डेटा को एक जगह से दूसरी जगह ले जाने पर ख़र्च करता है। AI मॉडलों के बढ़ने के साथ यह लागत डेटा सेंटरों के लिए गंभीर समस्या बन रही है। 2026 के दो परिणाम एक ही समाधान की ओर इशारा करते हैं: कंप्यूटरों के भीतर जानकारी ले जाने के लिए बिजली की जगह रोशनी का उपयोग[1][2]।
डेटा ले जाने में ऊर्जा क्यों लगती है
GCSE मूल
चिप के भीतर डेटा छोटे ताँबे के तारों में विद्युत संकेतों के रूप में चलता है। हर तार का प्रतिरोध होता है, इसलिए संकेत की ऊर्जा का कुछ हिस्सा ऊष्मा के रूप में तार को चला जाता है (P = I²R)। तेज़ संकेत इसे और बिगाड़ते हैं, और फिर सारी ऊष्मा पंखों और शीतलन प्रणालियों से हटानी पड़ती है, जो और भी ऊर्जा लेती हैं। DTU की टीम के शब्दों में, डेटा संचरण के लिए बिजली का उपयोग "गति को सीमित करता है और ऊष्मा पैदा करता है"[1]।
ताँबे के तार में इलेक्ट्रॉन ऊष्मा के रूप में ऊर्जा खोते हैं; ऑप्टिकल वेवगाइड में फ़ोटॉन लगभग बिना हानि के चलते हैं। कठिन हिस्सा है लेज़रों को इतना छोटा और कुशल बनाना कि एक चिप पर हज़ारों लग सकें। योजनाबद्ध चित्र।
इंटरनेट पहले से रोशनी पर चलता है
आप रोज़ ऑप्टिकल डेटा संचरण इस्तेमाल करते हैं: फ़ाइबर ब्रॉडबैंड और डेटा सेंटरों के बीच के लिंक जानकारी को रोशनी की स्पंदों के रूप में ले जाते हैं, और पूर्ण आंतरिक परावर्तन रोशनी को काँच के फ़ाइबर के भीतर रखता है। रोशनी बहुत कम हानि के साथ विशाल मात्रा में डेटा ले जा सकती है। चुनौती प्रकाश स्रोत और स्विचों को चिप के आकार तक छोटा करने की है।
परिणाम 1: आकार की सीमा को मात देने वाला नैनोलेज़र
A-Level विस्तार
सामान्य लेज़र कोटरों को उनके द्वारा बनाई गई रोशनी की तरंगदैर्ध्य से बहुत छोटा बनाना आसान नहीं। फ़रवरी 2026 में डेनमार्क तकनीकी विश्वविद्यालय (DTU) में येस्पर मर्क के समूह ने Science Advances में ऐसा नैनोलेज़र बताया जिसकी नैनोकोटर फ़ोटॉनों और इलेक्ट्रॉनों को बेहद छोटे क्षेत्र में केंद्रित करती है; मर्क कहते हैं कि यह "लेज़र कितने छोटे हो सकते हैं, इसकी पारंपरिक सीमा तोड़ता है"[1]। यह कमरे के तापमान पर बहुत कम शक्ति से चलता है, और सिद्धांततः एक ही चिप पर हज़ारों लग सकते हैं[1]। मर्क का अनुमान है कि नैनोलेज़र कंप्यूटरों की ऊर्जा खपत आधी कर सकते हैं[1]।
परिणाम 2: आधा प्रकाश, आधा पदार्थ
रोशनी डेटा ले जाने के लिए बढ़िया है, पर फ़ोटॉन आपस में मुश्किल से अन्योन्यक्रिया करते हैं, इसलिए रोशनी से दूसरी रोशनी को स्विच करना कठिन है, जो हर तर्क का आधार है। मई 2026 में पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय में बो झेन के समूह ने Physical Review Letters में एक्साइटॉन-पोलैरिटॉन के ज़रिए इसका रास्ता बताया: ये संकर कण तब बनते हैं जब फ़ोटॉन परमाणु-स्तर पतले अर्धचालक में इलेक्ट्रॉनों से मज़बूती से युग्मित होते हैं[2]। ये रोशनी की गति और पदार्थ की अन्योन्यक्रिया-क्षमता को जोड़ते हैं, जिससे ऑप्टिकल संकेतों को बार-बार विद्युत संकेतों में बदले बिना स्विच किया जा सकता है[2]। स्विचिंग ऊर्जा लगभग 4 × 10⁻¹⁵ जूल थी[2]।
त्वरित जाँच
चिप के भीतर ताँबे का कनेक्शन ऊर्जा क्यों बर्बाद करता है?
वह अंतर जिसे छात्र अक्सर भ्रमित कर देते हैं
अनुमान माप नहीं है।
परीक्षा-शैली का प्रश्न
चिप के भीतर एक तार का प्रतिरोध 2.0 Ω है और उसमें 0.010 A धारा बहती है। ऊष्मा के रूप में स्थानांतरित शक्ति की गणना कीजिए, और ऐसे कनेक्शनों को ऑप्टिकल लिंक से बदलने का एक लाभ सुझाइए। [3 अंक]
आदर्श उत्तर और अंक विभाजन दिखाएँ
- P = I²R = (0.010)² × 2.0 (1 अंक)
- P = 2.0 × 10⁻⁴ W (1 अंक)
- ऑप्टिकल लिंक ऊष्मा के रूप में बहुत कम ऊर्जा खोते हैं / ऊँची दर पर डेटा ले जा सकते हैं / ज़रूरी शीतलन घटाते हैं (1 अंक)
परीक्षक किस पर ध्यान देता है: सही समीकरण चुनना और धारा का वर्ग करना, फिर एक स्पष्ट, ठोस लाभ।
सामान्य गलती: P = IR (मान्य समीकरण नहीं) इस्तेमाल करना या धारा का वर्ग करना भूल जाना।
डेटा संचरण, प्रोसेसर और ऊर्जा दक्षता पूरे GCSE और A-Level कंप्यूटर विज्ञान में आते हैं। नेटवर्किंग पक्ष के लिए Wi-Fi बनाम Ethernet पढ़िए; सॉफ़्टवेयर में भी दक्षता क्यों मायने रखती है, यह बिग O नोटेशन की व्याख्या में देखिए।
स्रोत और आगे पढ़ने के लिए
- DTU: Microscopic laser can halve a computer's energy use (Feb 2026) — Science Advances, मर्क, आकार सीमा, अनुमान, 5–10 वर्ष
- ScienceDaily: This breakthrough uses light-matter particles to power AI (May 2026) — Penn, Physical Review Letters, एक्साइटॉन-पोलैरिटॉन, 4 × 10⁻¹⁵ J
- ScienceDaily: Tiny nanolaser could cut computer energy use in half (Sep 2026) — अतिरिक्त कवरेज
अंतिम समीक्षा: 5 अक्टूबर 2026। आँकड़े सामान्यतः प्रकाशित विशिष्ट मान हैं, और नियम बदल सकते हैं। परीक्षा की भाषा प्रत्येक स्पेसिफिकेशन के अनुसार अलग हो सकती है, इसलिए अपना स्पेसिफिकेशन ज़रूर देखें।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
कंप्यूटर बिजली की जगह रोशनी क्यों इस्तेमाल करेंगे?
ताँबे के तारों से डेटा ले जाने में प्रतिरोध के कारण ऊर्जा ऊष्मा के रूप में बर्बाद होती है, और डेटा दर बढ़ने पर यह और बिगड़ता है। छोटे ऑप्टिकल वेवगाइड में चलने वाली रोशनी रास्ते में लगभग कोई ऊर्जा नहीं खोती, बहुत तेज़ी से डेटा ले जा सकती है और चिप को उसी तरह गर्म नहीं करती। रोशनी पहले से ही ऑप्टिकल फ़ाइबर में डेटा सेंटरों के बीच डेटा ले जाती है; लक्ष्य उसे चिप पर ही लाना है।
DTU के नैनोलेज़र ने क्या हासिल किया?
डेनमार्क तकनीकी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने, येस्पर मर्क के नेतृत्व में, Science Advances (फ़रवरी 2026) में ऐसा नैनोलेज़र बताया जो रोशनी और इलेक्ट्रॉनों को बेहद छोटे क्षेत्र में क़ैद करके लेज़र के छोटे होने की पारंपरिक सीमा तोड़ता है, और कमरे के तापमान पर बहुत कम शक्ति से चलता है। मर्क का अनुमान है कि ऐसे लेज़र कंप्यूटरों की ऊर्जा खपत आधी कर सकते हैं, पर यह अनुमान है, मापा गया परिणाम नहीं।
एक्साइटॉन-पोलैरिटॉन क्या है?
प्रकाश और पदार्थ का एक संकर, जो तब बनता है जब फ़ोटॉन किसी अर्धचालक में एक्साइटॉन (बँधे इलेक्ट्रॉन–होल जोड़े) से मज़बूती से युग्मित होते हैं। पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने Physical Review Letters (मई 2026) में बताया कि परमाणु-स्तर पतले अर्धचालक में ऐसे कण लगभग 4 × 10⁻¹⁵ जूल से ऑप्टिकल सिग्नल स्विच कर सकते हैं।
रोशनी से चलने वाले कंप्यूटर कब आएँगे?
पूरी तरह जल्द नहीं। DTU के नैनोलेज़र को अभी भी बिजली के बजाय रोशनी से चलाना पड़ता है, जिसे टीम अगली बड़ी चुनौती कहती है, और बाक़ी तकनीकी समस्याएँ हल करने में अनुमानित 5–10 साल लगेंगे। पेन का काम भी शोध स्तर पर है।
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लेखक के बारे में
Sudershan Soni
मोस्तक सर्विसेज़ में संस्थापक व मुख्य शिक्षक — MSc-योग्य गणित, विज्ञान, कंप्यूटर साइंस और STEM शिक्षक, 20+ वर्षों के पेशेवर अनुभव के साथ, 11+ और GCSE से A-Level और उससे आगे तक के छात्रों को दुनिया भर में ऑनलाइन पढ़ाते हैं।
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