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日本开发出可与硅基电子器件相竞争的低功耗混合光电计算机硬件
2019-04-24


[据物理学组织网站2019422日报道] 近期,日本电报电话公司(NTT)的研究人员开发出一种能与硅基电子器件竞争的混合光电计算机硬件。该研究已发表在新一期的《自然光子学》杂志。



计算机科学家们早就知道,依靠改进硅基电子器件性能来加快计算机运行速度的时代即将结束。为此,许多人开始转向研究量子计算技术。然而,截至目前还没有真正实用型的机器问世,也没人敢保证一定会有。正因为如此,计算机行业的另外一部分科学家正在尝试其他的选择,比如用光代替电子在计算机内部传输数据。目前,光通常只用于远距离的数据传输。而在日本电报电话公司这项最新的研究中,研究人员开发出了部分基于光的计算设备,其性能和基于电子的硅基硬件一样好。



在计算机硬件中只实用光作为数据传输媒介的想法离实际应用还太过遥远,因此研究人员正在探索一种替代方案,即在条件可行的部分使用光作为传输介质,而在其它部分仍沿用电子作为传输介质。但是,计算机器件必须能够在这两种介质之间进行有效转换。这一问题迄今为止一直阻碍着此类设备的研发和制造。之前的研究发现,这一方案需要消耗太多的电力,而且转换过程太慢,因此不可行。为了解决这两大问题,日本电报电话公司研究人员开发出一种新型光子晶体,该晶体能够使光漫射到所需的指定路径上进行传播,并在必要时被吸收以产生电流。而且,这种晶体还可以反向工作。目前,研究人员已经利用新开发出的电-光和光-电转换器件成功组装出一个运行速度为40吉比特/秒、功耗为42埃焦/比特的电光调制器和一个运行速度为10吉比特/秒且无需进行放大的光接收器,并将二者集成在一起形成晶体管。



这项工作表明,制造与硅基电子器件具备同等竞争能力的混合光电器件是可行的,且该技术有望实现对传统硅基电子器件的快速超越。(工业和信息化部电子第一研究所  李铁成)



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