研究人员最新展示了未来光晶体管的平台

（文章来源：科技报告与资讯）
纳米光子学领域的研究人员一直在努力开发光学晶体管，这是未来光学计算机的关键组件。这些设备将使用光子而不是电子来处理信息，从而减少热量并提高运行速度。但是，光子不能很好地相互作用，这对微电子工程师来说是一个大问题。俄罗斯圣光机大学（ITMO）的一组研究人员提出了解决该问题的新方法：通过创建一个平面系统将光子耦合到其他粒子，从而使它们彼此相互作用。他们的方法有望为开发未来的光学晶体管提供平台。研究成果发表在《Light: Science & Applications》上。

晶体管的功能源于电子的受控运动。这种方法已经使用了数十年，但仍然存在一些缺点。首先，电子设备在执行任务时往往会变热，这意味着一部分能量转变为热量被浪费掉，不用于实际工作。为了防止变热，设备配备了冷却元件，也因此浪费了更多的能量。第二，电子设备的处理速度有限。这些问题中的一些可以通过使用光子而不是电子来解决。使用光子进行信息编码的设备将产生更少的热量，使用更少的能量并且工作速度更快。

因此，全世界的科学家都在光学计算机领域进行研究。但是，主要问题是，光子与电子不同，它们不会相互作用。因此，研究人员提出了“训练”光子相互作用的方法。一种想法是将光子与其他粒子耦合。ITMO物理与工程系的一组研究人员，展示了一种新的实现方式，其中光子与单层半导体中的激子耦合。当电子被激发时，激子在半导体中形成，留下空穴。电子及其空穴都可以相互作用，从而产生一个新粒子，即激子。

ITMO大学的首席研究员，论文的作者之一瓦西里·克拉夫佐夫（Vasily Kravtsov）解释说：“如果我们将激子与轻粒子强耦合，我们将得到极化子，这意味着它们可以用于非常快速地传输信息，同时，它们又可以很好地彼此交互。”

创建基于极化子的晶体管并非易事。研究人员需要设计一个系统，在这些系统中，这些粒子可以存在足够长的时间，同时仍保持其较高的相互作用强度。在ITMO物理与工程系的实验室中，借助于激光、波导和极薄的二硒化钼半导体层来创建极化子。将三原子厚的半导体层放在纳米光子波导上，在其表面上刻有非常细的沟槽的精确网。之后，用红色激光点亮，在半导体中产生激子。这些激子与光粒子耦合，产生极化子，捕获在系统中。

以这种方式获得的极化子不仅存在相对较长的时间，而且具有极高的非线性度，这意味着它们彼此之间会相互作用。“这使我们更接近于制造光学晶体管，因为我们现在有一个小于100纳米厚的平面平台，可以集成在芯片上。由于非线性度很高，因此我们不需要强大的激光器，较小的红色光源就足够了，也可以集成到芯片上。” Vasily Kravtsov说道。

目前，这项研究仍在继续，因为研究人员必须证明其系统在室温下的效率。
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