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量子點全光開關有望讓光互聯(lián)取代電子互聯(lián)
材料來源:科技日報          

據(jù)外媒報道,很多科學家一直希望能找到方法逃離由“電子”支配的計算系統(tǒng),也提出了不少想法。日本和英國科學家最近則將寶壓在使用垂直空腔內(nèi)的量子點制成的全光開關上。他們認為, 加拿大高中留學 美國高中留學全光開關有望用于超快的光通信系統(tǒng)中,能幫助光互聯(lián)取代目前計算機芯片之間傳輸數(shù)據(jù)的電子互聯(lián),對芯片上的光學計算也非常有用。

日本神戶大學的物理學家金超元(音譯)和英國謝菲爾德大學的霍普金森攜手,在最新一期的《應用物理學快報》上提出了這個想法。金超元表示,全光開關用于互聯(lián)網(wǎng)路由器潛力巨大。首先,全球互聯(lián)網(wǎng)路由器的能耗非常大,而全光開關能減少能耗。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)路由器使用了光—電—光接口,其將光子攜帶的信息傳給電子再轉給光子需要消耗額外的能量。而全光開關通過一束光直接控制另一束光 加拿大探親簽證 加拿大旅游簽證,能減少光—電—光接口額外需要的能量。

另外,使用全光開關也有助于給計算機“瘦身”。使用光子互聯(lián)還能避免傳統(tǒng)電子互聯(lián)中出現(xiàn)的信息延遲和失真。全光開關沒有電子計算的一些缺陷,因此,有望克服電子芯片現(xiàn)有的瓶頸。

然而,高速光互聯(lián)設備面臨的最大問題是能耗。新的光子邏輯設備需要訪問光子材料高度非線性區(qū)域,要想實現(xiàn)芯片間以及芯片層面的光纖網(wǎng)絡,每個脈沖需要的能量應少于1皮焦(10—12焦耳)/字節(jié),而現(xiàn)有大多數(shù)可被用來制造全光開關的材料都無法做到這一點。

研究人員演示了一個使用垂直空腔內(nèi)的量子點制成的光子開關, 太陽能 太陽能發(fā)電每個字節(jié)所需要的操作能量僅為10—15焦耳,達到了要求。金超元解釋道,量子點能解決光子高能耗的問題。量子點的體積小,而且其具有類似于原子的屬性,因此,可產(chǎn)生高的光子非線性。

全光開關另外一個需要解決的問題是如何獲得較高的開關速度。現(xiàn)在的量子點開關的工作頻率僅為40兆字節(jié)/秒,而實用的工作頻率需要達到1太兆字節(jié)/秒。探測到量子點內(nèi)部的相位轉變或能解決這個問題,同時實現(xiàn)低能耗和小尺寸。金超元認為,利用半導體量子點和相位轉移的光學開關可能有很多應用領域,其或許能被用來制造未來計算機使用的光學處理器,讓未來的計算機最終滿足很多科學家一直追尋的塊頭小、能耗低的要求。


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