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          美制造出首個(gè)納米線光子開(kāi)關(guān)

          美制造出首個(gè)納米線光子開(kāi)關(guān)

          2012-09-13 15:31:16

            計(jì)算機(jī)速度可能每年都在提高,但如果用光脈沖而不是電流來(lái)代表它的二進(jìn)制代碼1和0,將給計(jì)算速度帶來(lái)質(zhì)的飛躍。據(jù)每日科學(xué)網(wǎng)9月10日?qǐng)?bào)道,美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研究人員用硫化鎘納米線制造出了第一個(gè)全光光子開(kāi)關(guān),并將其與邏輯門結(jié)合,而這是計(jì)算機(jī)芯片處理信息的基本組成部分。研究人員指出,這是光子學(xué)前沿領(lǐng)域的重要進(jìn)展,未來(lái)有望帶來(lái)用光計(jì)算的光子計(jì)算機(jī)。相關(guān)論文發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》雜志上。

            研究由該校工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院材料科學(xué)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(dǎo)。這一革新型開(kāi)關(guān)以他們?cè)缙诘难芯繛榛A(chǔ)。他們的早期研究顯示,硫化鎘納米線具有極強(qiáng)的光—物質(zhì)耦合性,用其操縱光線非常有效,而這種特性對(duì)開(kāi)發(fā)納米光子電路至關(guān)重要?,F(xiàn)有的光控制裝置非常笨重,而且所需能量比電子設(shè)備更多。

            “對(duì)納米光子結(jié)構(gòu)而言,最大的難題是讓光線進(jìn)入,再加以處理,然后讓它們出去。”阿加瓦爾說(shuō),“我們的主要?jiǎng)?chuàng)新就是解決了第一個(gè)問(wèn)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,然后在第一段納米線輸入足夠能量,這樣其底端和縫隙就會(huì)發(fā)出激光。由于開(kāi)始時(shí)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(lái)自第一段的光。阿加瓦爾說(shuō):“當(dāng)?shù)诙谓拥郊す?,我們就發(fā)出另外的光,并關(guān)閉納米線中正傳來(lái)的光。這樣它就成了一個(gè)開(kāi)關(guān)。”

            研究人員能檢測(cè)從第二段納米線端口發(fā)出的光的強(qiáng)度,以確保開(kāi)關(guān)能有效表現(xiàn)邏輯裝置中所用的二進(jìn)制狀態(tài)。他們把兩根納米線結(jié)合構(gòu)成“Y”型,成功構(gòu)建了一個(gè)與非門(表示在所有輸入為“1”時(shí)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(yùn)算,因而構(gòu)成了通用計(jì)算機(jī)處理器的基礎(chǔ)。

            “在未來(lái),我們可能會(huì)看到‘消費(fèi)電子產(chǎn)品’變成了‘消費(fèi)光子產(chǎn)品’。”阿加瓦爾說(shuō),“這項(xiàng)研究表明這是可能的。”(新華網(wǎng))

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