圖片說明：上圖展為硅光子芯片新型分束器，大小為頭發(fā)直徑的五分之一。 圖片來源：Dan Hixson/University of Utah College of Engineering

猶他州大學(xué)（University of Utah）的工程師們對(duì)下一代計(jì)算機(jī)和移動(dòng)設(shè)備的研究取得了重大突破，此突破會(huì)使得計(jì)算機(jī)和移動(dòng)設(shè)備提速幾百萬倍。

猶他州大學(xué)的工程師們開發(fā)出了一個(gè)超小型分束器，它是已知的最小分束器，能把光波分到兩個(gè)不同的信息通道。這個(gè)設(shè)備使研究人員在制造硅光子芯片的研究上更進(jìn)一步，該芯片用光而不是電子計(jì)算和傳送數(shù)據(jù)。電氣和計(jì)算機(jī)工程系的副教授Rajesh Menon和他的同事們?cè)贜ature Photonics上描述了這項(xiàng)發(fā)明。

硅光子能大大提升以下設(shè)備的功率和速度：超級(jí)計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、以及用于碰撞檢測(cè)操控自動(dòng)車和無人機(jī)的專用計(jì)算機(jī)。最終這項(xiàng)技術(shù)將被應(yīng)用到家用電腦和移動(dòng)設(shè)備上，并且改善博彩和視頻流在內(nèi)的應(yīng)用程序。

Menon說：“光是傳送信息的最快媒介，但光傳信息到筆記本時(shí)，信息必須被轉(zhuǎn)化成電子，這個(gè)轉(zhuǎn)換過程降低了傳送速度，我們的目標(biāo)是用光完成所有的工作。”

在互聯(lián)網(wǎng)中，光子用光纖傳送信息。但是，數(shù)據(jù)流到達(dá)家里或辦公室后，光子必須轉(zhuǎn)化為電子，這樣路由器或電腦才能處理信息。如果數(shù)據(jù)流能以光的形式到達(dá)電腦處理器，就能打破這個(gè)瓶頸。

Menon說：“如果能在全部環(huán)節(jié)使用光子，計(jì)算機(jī)的速度能提高幾百萬倍。”

圖片來源：Dan Hixson/University of Utah College of Engineering

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，猶他州大學(xué)的工程師們?cè)诠栊酒显斐隽烁〉钠穹质鳎@個(gè)分束器的外觀類似條形碼，能把導(dǎo)入的入射光線分入兩個(gè)組件。以前，這種分束器的尺寸是100x100微米。Menon使用設(shè)計(jì)分束器的新算法把它的尺寸縮小到2.4x2.4微米，也就是人類頭發(fā)直徑的五分之一，這個(gè)大小已經(jīng)接近物理極限。

為了用不同的方式引導(dǎo)光波，硅芯片上還需添加多種無源設(shè)備，分束器只是其中的一種。通過縮小它們的尺寸，研究人員能在一個(gè)芯片裝滿成千上萬的設(shè)備。

本研究的潛在益處不只是提高處理速度，猶他州大學(xué)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)成本低廉，因?yàn)樗苁褂矛F(xiàn)有的硅芯片制造技術(shù)；其次，因?yàn)楣庾有酒瑐魉偷氖枪庾佣皇请娮樱褂眠@種技術(shù)的智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備的功耗會(huì)更低，電池壽命更長，而且比現(xiàn)在的移動(dòng)設(shè)備發(fā)熱更少。

因特爾公司（Intel）和IBM正在開發(fā)首臺(tái)硅光子超級(jí)計(jì)算機(jī)，這臺(tái)計(jì)算機(jī)將使用混合處理器，即僅用一小部分電子處理信息，其余為光子處理信息。Menon認(rèn)為他們的分束器將在三年內(nèi)應(yīng)用到這種計(jì)算機(jī)中，這項(xiàng)技術(shù)也能應(yīng)用到更快速電腦間連接的數(shù)據(jù)中心上。（科學(xué)之家，譯審：Y Li）