由斯科爾沃（Skoltech）和 IBM 帶領(lǐng)的一支國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)，剛剛打造了一種極其節(jié)能的“光開關(guān)”（Optical Switch）。得益于對(duì)光子的操縱能力，其致力于取代傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上的電子晶體管。除了省電和無需額外冷卻，其速度還提升到了每秒 1 萬億次，較當(dāng)前頂級(jí)商用晶體管領(lǐng)先 100~1000 倍。 Q6eN+i2 ;  
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在 2021 年 9 月 22 日發(fā)表于《自然》（Nature）雜志上的一篇文章中，研究一作 Anton Zasedatelev 博士評(píng)論指出：新裝置如此優(yōu)異的節(jié)能特性，得益于它只需要幾個(gè)光子即可切換。 2rF?Q?$,B  
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該�；旌瞎庾訉W(xué)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人 Pavlos Lagoudakis 教授補(bǔ)充道：盡管在全光協(xié)處理器中使用這一原理驗(yàn)證的演示還有很長(zhǎng)一段路要走，但它們其實(shí)已在斯科爾沃（Skoltech）理工學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室中順利實(shí)現(xiàn)了僅用一個(gè)光子來完成切換。 _k6x=V;9g  
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據(jù)悉，光子是自然界中存在的最小的光粒子，因而除了功耗，在這之外也沒有太大的改進(jìn)空間。大多數(shù)現(xiàn)代電子晶體管都需要數(shù)十倍的能量才能完成切換，而單電子方案又較高效晶體管要慢得多。 FPvuzBJ
 
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除了性能問題，可與之競(jìng)爭(zhēng)的節(jié)能型電子晶體管還需要龐大的冷卻裝置提供支撐，而額外的能源開銷又嚴(yán)重影響到了運(yùn)營(yíng)成本。作為對(duì)比，新型單光子非線性“光開關(guān)”卻能夠在室溫下輕松運(yùn)行。 %A8Pkr<&E  
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除了實(shí)現(xiàn)類似晶體管的主要功能，“光開關(guān)”還可作為一個(gè)組件，以光信號(hào)的形式在設(shè)備間實(shí)現(xiàn)連接和數(shù)據(jù)傳輸。此外也能夠作為一個(gè)放大器，將入射激光器的強(qiáng)度提升多達(dá) 23000 倍。 qbEKp HnB  
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具體說來是，該設(shè)備依靠?jī)蓚�(gè)激光將其狀態(tài)為“0”或“1”、并在兩者之間進(jìn)行切換。只需相當(dāng)微弱的控制激光束（幾個(gè)光子），即可用于開關(guān)另一束更亮的激光束，因而能源效率也極其顯著。 5?Uo&e  
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這種轉(zhuǎn)換發(fā)生在微腔內(nèi) —— 一種夾在高反射無機(jī)結(jié)構(gòu)之間的 35nm 薄的有機(jī)半導(dǎo)體聚合物 —— 通過將入射光盡可能長(zhǎng)時(shí)間地困在內(nèi)部，以利于其與腔材料的耦合。 R:]/{b4Uq  
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這種光物質(zhì)耦合構(gòu)成了新設(shè)備的基礎(chǔ)，當(dāng)光子強(qiáng)烈耦合到腔體材料中的“束縛電子-空穴對(duì)”（bound electron-hole pairs）時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生所謂的激子（excitons）。 YR?3 61FK  
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