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全光開(kāi)關(guān)處理器比傳統芯片快千倍

發(fā)布時(shí)間：2023-12-29來(lái)源：青島市科技局點(diǎn)擊：返回列表

       科技日報北京12月27日電 （記者張佳欣）由于電子開(kāi)關(guān)的限制，傳統的計算機處理器幾乎已經(jīng)達到了“時(shí)鐘速度”的上限。時(shí)鐘速度是衡量處理器打開(kāi)和關(guān)閉速度的指標。據《自然·通訊》報道，美國能源部阿貢國家實(shí)驗室和普渡大學(xué)的研究人員最近發(fā)明了一種新型的全光開(kāi)關(guān)，這種開(kāi)關(guān)用光而不是電來(lái)控制數據在芯片上的處理和存儲方式。

 
　　研究人員表示，以前的幾代光學(xué)開(kāi)關(guān)都有固定的開(kāi)關(guān)時(shí)間，這些時(shí)間在制造時(shí)就被限定到了設備中。此次，研究團隊用兩種不同的材料制作了一種光開(kāi)關(guān)，每種材料的開(kāi)關(guān)時(shí)間都不同。一種材料（鋁摻雜的氧化鋅）的開(kāi)關(guān)時(shí)間在皮秒范圍內；另一種材料（等離子體氮化鈦）的開(kāi)關(guān)時(shí)間在納秒范圍內，是前者時(shí)間的100多倍。
 
　　研究人員表示，當使用光學(xué)元件而不是電子電路時(shí)，沒(méi)有阻容延遲。這意味著(zhù)，理論上他們能以比傳統計算機芯片快1000倍的速度操作這些芯片。
 
　　根據研究人員的說(shuō)法，不同材料切換時(shí)間的差異意味著(zhù)開(kāi)關(guān)可更靈活，在有效存儲數據的同時(shí)快速傳輸數據。開(kāi)關(guān)的雙金屬特性意味著(zhù)，它可根據使用的光波長(cháng)的不同而有多種用途。在實(shí)驗配置中，開(kāi)關(guān)材料起到吸收或反射光的作用，具體取決于工作波長(cháng)。當被光束激活時(shí)，它們就會(huì )切換狀態(tài)。
 
　　控制全光開(kāi)關(guān)的速度對于優(yōu)化其在各種應用中的性能至關(guān)重要。這些發(fā)現為開(kāi)發(fā)出具有高度適應性的高效開(kāi)關(guān)，用于增強型光纖通信、光計算和超高速計算技術(shù)等領(lǐng)域帶來(lái)了希望。調整開(kāi)關(guān)速度的能力，還使人們有能力進(jìn)一步彌合光通信和電子通信之間的差距，從而實(shí)現更快、更高效的數據傳輸。這項研究為從根本上理解全光開(kāi)關(guān)提供了寶貴的見(jiàn)解，并為設計先進(jìn)的計算和電信設備鋪平了道路。

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