新的纳米开关允许光在芯片之间"运行得更快

2020-07-07 13:40:05 新闻来源:网络
  美国和瑞士的研究人员开发了一种光开关,它能让光在十亿分之一秒内在芯片之间移动,比任何其他类似设备都快得多。这种紧凑型开关是第一个在足够低电压下工作的开关,所以它可以集成到硅片中,以非常低的信号损耗改变光的方向,研究人员说,它有望在量子计算机等领域"扮演重要角色"。这项研究发表在"科学"(Of Science)网站上。
  美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员表示,这项研究是在创造利用光而不是电来处理信息的计算机方面迈出的重要一步。与依赖电子通信相比,依靠光子在计算机中传输数据有许多优点。首先,光子比电子运行得快,并且不会通过加热计算机组件来浪费能源,这可以提高计算机的性能。几十年来,光纤一直使用光信号来传输信息,但光纤占用了太多空间,无法在计算机芯片之间传输数据。
  据物理学家组织网14日报道,在新的光学装置中,光束被限制在带有出口坡道的管状波导中,其中一些光可以射入离斜坡几纳米处的空腔,刻在磁盘上。这个开关还有另一个关键部件:一层金膜,悬挂在硅盘上方数十纳米。这些纳米金、硅光学、电气和机械元件紧密结合在一起,引导光进出微通道,改变其速度和方向。
  NIST的克里斯蒂安·哈夫纳(Christian Hafner)和苏黎世联邦理工学院(Zurich Federal Institute Of Technology)的(ETH)--这项研究的共同作者之一--指出,一些研究人员以前认为光机电开关不切实际,因为它们"大"、慢且要求高,但新研制的开关解决了这个问题。该设备的紧凑设计确保光信号损耗仅为2.5%,而以前的开关为60%。
  研究人员表示,该设备有望在无人驾驶、神经网络等领域"炫耀"。此外,新的开关在改变光信号时消耗的能量非常少,因此有望成为量子计算机不可或缺的一部分。
  虽然科学家们只开发了模型,但它们可以在商业上使用。该团队现在正在通过缩短硅片与金膜之间的距离来缩小器件的尺寸,这将进一步减少信号损耗。
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