全光開關處理器比傳統(tǒng)芯片快千倍
科技日報北京12月27日電 (記者張佳欣)由于電子開關的限制,傳統(tǒng)的計算機處理器幾乎已經(jīng)達到了“時鐘速度”的上限。時鐘速度是衡量處理器打開和關閉速度的指標。據(jù)《自然·通訊》報道,美國能源部阿貢國家實驗室和普渡大學的研究人員最近發(fā)明了一種新型的全光開關,這種開關用光而不是電來控制數(shù)據(jù)在芯片上的處理和存儲方式。
研究人員表示,以前的幾代光學開關都有固定的開關時間,這些時間在制造時就被限定到了設備中。此次,研究團隊用兩種不同的材料制作了一種光開關,每種材料的開關時間都不同。一種材料(鋁摻雜的氧化鋅)的開關時間在皮秒范圍內;另一種材料(等離子體氮化鈦)的開關時間在納秒范圍內,是前者時間的100多倍。
研究人員表示,當使用光學元件而不是電子電路時,沒有阻容延遲。這意味著,理論上他們能以比傳統(tǒng)計算機芯片快1000倍的速度操作這些芯片。
根據(jù)研究人員的說法,不同材料切換時間的差異意味著開關可更靈活,在有效存儲數(shù)據(jù)的同時快速傳輸數(shù)據(jù)。開關的雙金屬特性意味著,它可根據(jù)使用的光波長的不同而有多種用途。在實驗配置中,開關材料起到吸收或反射光的作用,具體取決于工作波長。當被光束激活時,它們就會切換狀態(tài)。
控制全光開關的速度對于優(yōu)化其在各種應用中的性能至關重要。這些發(fā)現(xiàn)為開發(fā)出具有高度適應性的高效開關,用于增強型光纖通信、光計算和超高速計算技術等領域帶來了希望。調整開關速度的能力,還使人們有能力進一步彌合光通信和電子通信之間的差距,從而實現(xiàn)更快、更高效的數(shù)據(jù)傳輸。這項研究為從根本上理解全光開關提供了寶貴的見解,并為設計先進的計算和電信設備鋪平了道路。
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