計算機速度可能每年都在提高，但如果用光脈沖而不是電流來代表它的二進制代碼1和0，將給計算速度帶來質(zhì)的飛躍。據(jù)每日科學網(wǎng)9月10日報道，美國賓夕法尼亞大學研究人員用硫化鎘納米線制造出了第一個全光光子開關(guān)，并將其與邏輯門結(jié)合，而這是計算機芯片處理信息的基本組成部分。研究人員指出，這是光子學前沿領域的重要進展，未來有望帶來用光計算的光子計算機。相關(guān)論文發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》雜志上。
研究由該校工程與應用科學學院材料科學系副教授萊特斯·阿加瓦爾和研究生布賴恩·皮科尼共同指導。這一革新型開關(guān)以他們早期的研究為基礎。他們的早期研究顯示，硫化鎘納米線具有極強的光—物質(zhì)耦合性，用其操縱光線非常有效，而這種特性對開發(fā)納米光子電路至關(guān)重要?，F(xiàn)有的光控制裝置非常笨重，而且所需能量比電子設備更多。
“對納米光子結(jié)構(gòu)而言，最大的難題是讓光線進入，再加以處理，然后讓它們出去。”阿加瓦爾說，“我們的主要創(chuàng)新就是解決了第一個問題，使納米線本身成為一種芯片上的光源。”
他們先在納米線上刻下精確的縫隙，然后在第一段納米線輸入足夠能量，這樣其底端和縫隙就會發(fā)出激光。由于開始時他們只用一根納米線，所以兩段的端口完全匹配，第二段能有效吸收并傳輸來自第一段的光。阿加瓦爾說：“當?shù)诙谓拥郊す?，我們就發(fā)出另外的光，并關(guān)閉納米線中正傳來的光。這樣它就成了一個開關(guān)。”
研究人員能檢測從第二段納米線端口發(fā)出的光的強度，以確保開關(guān)能有效表現(xiàn)邏輯裝置中所用的二進制狀態(tài)。他們把兩根納米線結(jié)合構(gòu)成“Y”型，成功構(gòu)建了一個與非門（表示在所有輸入為“1”時返回輸出為“0”）。這一與非門“功能完整”，如果以正確的順序輸入，它們能做任何類型的邏輯運算，因而構(gòu)成了通用計算機處理器的基礎。
“在未來，我們可能會看到‘消費電子產(chǎn)品’變成了‘消費光子產(chǎn)品’。”阿加瓦爾說，“這項研究表明這是可能的。”(新華網(wǎng))