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美研究人員用硫化鎘納米線制造出了第一個全光光子開關

作者:百檢網 時間:2021-09-15 來源:互聯網

計算機速度可能每年都在提高,但如果用光脈沖而不是電流來代表它的二進制代碼1和0,將給計算速度帶來質的飛躍。據每日科學網9月10日報道,美國賓夕法尼亞大學研究人員用硫化鎘納米線制造出了**個全光光子開關,并將其與邏輯門結合,而這是計算機芯片處理信息的基本組成部分。研究人員指出,這是光子學前沿領域的重要進展,未來有望帶來用光計算的光子計算機。相關論文發表在《自然?納米技術》雜志上。

研究由該校工程與應用科學學院材料科學系副教授萊特斯?阿加瓦爾和研究生布賴恩?皮科尼共同指導。這一革新型開關以他們早期的研究為基礎。他們的早期研究顯示,硫化鎘納米線具有*強的光―物質耦合性,用其操縱光線非常有效,而這種特性對開發納米光子電路至關重要。現有的光控制裝置非常笨重,而且所需能量比電子設備更多。

“對納米光子結構而言,較大的難題是讓光線進入,再加以處理,然后讓它們出去。”阿加瓦爾說,“我們的主要創新就是解決了**個問題,使納米線本身成為一種芯片上的光源。”

他們先在納米線上刻下精確的縫隙,然后在**段納米線輸入足夠能量,這樣其底端和縫隙就會發出激光。由于開始時他們只用一根納米線,所以兩段的端口完全匹配,第二段能有效吸收并傳輸來自**段的光。阿加瓦爾說:“當第二段接到激光,我們就發出另外的光,并關閉納米線中正傳來的光。這樣它就成了一個開關。”

研究人員能檢測從第二段納米線端口發出的光的強度,以確保開關能有效表現邏輯裝置中所用的二進制狀態。他們把兩根納米線結合構成“Y”型,成功構建了一個與非門(表示在所有輸入為“1”時返回輸出為“0”)。這一與非門“功能完整”,如果以正確的順序輸入,它們能做任何類型的邏輯運算,因而構成了通用計算機處理器的基礎。

“在未來,我們可能會看到‘消費電子產品’變成了‘消費光子產品’。”阿加瓦爾說,“這項研究表明這是可能的。

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