新型光开关速度比晶体管快1000倍

俄罗斯和IBM的科学家们表示，一种新型光开关每秒运算1万亿次，比当今领先的商业电子晶体管快100到1000倍。这项研究有一天可能会导致基于光而不是电力的新一代计算机的诞生。

计算机通常通过在一种电态和另一种电态之间切换晶体管来将数据表示为1和0。光学计算机用光学开关取代传统晶体管，理论上可以比普通计算机运行得更快，因为光子以光速传播，而电子通常不是。

这种新装置依赖于夹在两个高反射镜之间的35纳米宽的有机半导体聚合物薄膜。其结果是一个微小的腔体，旨在将入射光尽可能长时间地困在里面，以帮助它与腔体的材料耦合。

两种激光器帮助操作该设备——一种是明亮的泵浦激光器，另一种是非常微弱的种子激光器。当泵浦激光照射在微腔上时，它的光子可以与激子(电子与带正电的电子结合，孔)在腔体的材料内。这可能会导致短暂的内部被称为exciton-polaritons．

激子-极化激子簇可以形成所谓的“bose - einstein”冷凝物这些粒子的每一个行为都像一个原子。来自种子束的光可以在两个可测量的状态之间切换，即0和1。

这种新设备不仅运行速度极快，而且平均只需输入一个光子就能切换。相比之下，晶体管通常需要数十倍的能量来切换，而那些使用单电子切换的晶体管则要慢得多。

该研究的资深作者说:“最令人惊讶的发现是，我们可以用最少量的光——一个光子——触发光学开关。帕瓦Lagoudakis他是哈佛大学的物理学家斯科尔科沃科学技术学院在莫斯科。

相比之下，仅使用单个电子就可以进行转换的电子晶体管通常需要庞大的冷却设备，这反过来又会消耗电力，并影响其运行成本。相比之下，新型光开关在室温下工作。

拉古达基斯警告说，全光计算可能还在遥远的未来。他说:“第一个电子晶体管进入个人电脑花了40年的时间，许多政府和公司以及成千上万的研究人员和工程师都进行了投资。”“人们经常误解基础物理研究中的一项发现需要多长时间才能进入市场。”

尽管如此，Lagoudakis认为他们的研究可能会在不久的将来导致“光加速器”的出现，这种光计算设备可以比传统的电子计算机更快地执行专门的操作。他指出:“这些技术可以用来消除超级计算机通常依赖于大规模并行处理的计算瓶颈。”

除了光加速器和全光计算，Lagoudakis说，这种新型光开关的超灵敏度表明它可以作为一种光探测器，可以在激光雷达扫描仪中使用，比如在无人机和自动驾驶汽车中使用。

科学家们详细描述了他们的发现在最近一期的杂志上自然．