由俄羅斯斯科爾科沃科學(xué)技術(shù)研究院(SKOLTECH)和IBM公司領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種極其節(jié)能的光開關(guān)，它可以取代操縱光子而不是電子的新一代計(jì)算機(jī)中的電子晶體管。除了直接省電之外，該開關(guān)不需要冷卻，而且速度非常快：每秒1萬億次操作，比當(dāng)今一流的商用晶體管快100到1000倍。研究發(fā)表于22日英國《自然》雜志上。

該研究的第一作者安東·扎瑟得特雷博士評(píng)論說：“新器件如此節(jié)能的原因在于它只需要幾個(gè)光子即可切換。”斯科爾科沃科學(xué)技術(shù)研究院混合光子學(xué)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人帕夫洛斯·拉格達(dá)吉斯教授補(bǔ)充道：“在實(shí)驗(yàn)室中，我們?cè)谑覝叵聝H用一個(gè)光子就實(shí)現(xiàn)了切換。”

由于光子是自然界中存在的最小的光粒子，因此就功耗而言已沒有太大的改進(jìn)空間。大多數(shù)現(xiàn)代電子晶體管需要數(shù)十倍的能量來切換，而除了性能問題，競爭性節(jié)能電子晶體管還往往需要龐大的冷卻設(shè)備，這反過來又會(huì)消耗功率并影響運(yùn)營成本。新開關(guān)則可在室溫下方便地工作，可以避免所有這些問題。

除了其類似晶體管的功能外，該開關(guān)亦可以作為一個(gè)組件，通過以光信號(hào)的形式在設(shè)備之間穿梭數(shù)據(jù)來進(jìn)行連接。它還可以用作放大器，將入射激光束的強(qiáng)度提高多達(dá)23000倍。

研究團(tuán)隊(duì)評(píng)論道：“我們還有一些工作要做，以降低器件的整體功耗，目前主要由保持開關(guān)開啟的泵浦激光器主導(dǎo)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的途徑可能是鈣鈦礦超晶材料。由于它們較強(qiáng)的光耦合性質(zhì)，其已被證明是優(yōu)秀的候選者，可以超熒光的形式導(dǎo)致強(qiáng)大的集體量子響應(yīng)。”

從另一角度來看，研究人員認(rèn)為新開關(guān)也是他們過去幾年組裝的全光學(xué)組件工具包中的一個(gè)。它包括一個(gè)低損耗硅波導(dǎo)，用于在晶體管之間來回傳輸光信號(hào)。這些組件的發(fā)展使科學(xué)家距離操縱光子而不是電子的光學(xué)計(jì)算機(jī)更近了一步，從而帶來極其優(yōu)越的性能和更低的功耗。

(記者張夢(mèng)然)