光子技术领域取得重大突破可与硅媲美的光基计算机硬件问世

2019-05-01 05:48

据物理学家组织网近日报道，日本电话电报公司（NTT）的一个研究小组在最新一期《自然·光子学》杂志撰文称，他们研制出一种光基计算机硬件，其性能可与硅基器件媲美。

计算机科学家一直很清楚，通过修改硅基计算机的零件来提高计算机速度的时代即将结束。为此，许多人将目光投向了量子计算，希望借此获得更快的计算速度；也有人在另辟蹊径，尝试其他方法，例如在计算机内部使用光而非电子来移动数据。

目前，光通常仅用于长距离传输数据。但在新研究中，研究人员报告说，他们已经开发出部分基于光的计算设备，这些设备的表现可与基于电子的硬件相媲美。

要想真正实现在计算机硬件中仅使用光作为数据介质传输数据，还有很长的路要走。目前，工程师们正尝试在可行的区域使用光；而在其他地方使用电子。由于计算机设备必须能在光和电子这两种数据介质之间进行转换，因此，这样的设备一直“难产”。

此前，科学家也研制出一些相关设备，但这些设备耗电太多，而且光电之间的转换过程太慢。为解决这两个问题，研究人员开发出了一种新型光子晶体，其能使光按需跟随指定路径行进，并在需要用其产生电流时被吸收。这种光子晶体也能逆向工作。

研究人员称，他们借助这种光子晶体，制造出了电转光设备以及光转电设备。然后，他们使用这些设备制造出了一个运行速度为40Gbps的电光调制器（每比特耗能仅为4.2焦耳）、一个运行速度为10Gbps的光接收器，并将这两款设备组合在一起制造出了一个晶体管。这项研究表明，有可能制造出能与硅基器件竞争且很快会超越它们的混合电光器件。

总编辑圈点

传说中的光子计算机因其能耗低，速度快，容量大而被物理学家青睐。如今的半导体计算机与之相比就像粗糙的儿童玩具。但光子计算机距离商用还远得很。光子虽然轻巧且不互相干扰，但操纵它可比耍杂技难多了。有些研究者努力减少光电转换环节，有些研究者开发新式光电转换器件。哪条路线通向成功？我们翘首以待。

（记者：刘霞）