新型全光开关助推计算机处理速度千倍提升

鉴于电子开关的局限性，传统电脑处理器已接近“时钟速度”极限。“时钟速度”彰显处理器开/关反应之速率。《自然·通讯》近日披露，美国能源部阿贡国家实验室与普度大学的科研团队研发出一款全新全光开关，以光取代电指导芯片中数据的处理和储存。

研究团队指出，以往几代光学开关皆有限定开关周期，制造之时即设定于设备内。本次他们采用两款互异材料制造光开关，各自具备各异的开关周期。一款为铝掺杂氧化锌，开关期在皮秒范畴；另一款为等离子态氮化钛，开关期间长达数百纳秒，是前者的100多倍。

据悉，使用光电元件相较电子线路，无电阻电容延迟。这表明，理论上光芯片处理速度将以千倍优于传统方式。

研究显示，开关转换材料时间差异满足开关灵活性需求，既可迅速存储数据又能迅速传输信息。开关的双金属特性允许其根据光波长实现多种功能。试验装置中，开关材料根据工作波长表现吸收或反射光的特性，激活后状态便发生改变。

精确控制全光开关的速度对提升其各项运用性能至关重要。此次成果为研发适应性强且高效开关，用于拓展如增强型光纤通信、光计算及超级运算等领域开辟广阔前景。亦可借调换开关速度的工具，缩小光通信与电子通信的鸿沟，达成更为迅捷高效的数据流通。此项研究深入探究全光开关基本原理，为设计尖端计算与电信设备奠定坚实基础。