IBM与俄罗斯研究人员合作开发了光学开关，其运行速度提高了 1000 倍，且性能大大优于传统的基于晶体管的开关。这项发表在《自然》杂志上的研究是迈向基于光的计算未来的必要步骤之一，也是实现更快、更节能的计算系统的有力选手之一。

原理很容易理解：光速很快。实际上，它是最快的媒体。因此，这些光开关利用光而不是电作为其操作输入和输出。虽然传统的电子晶体管通过在足够强的电压迫使这些二进制状态之间“切换”来表示二进制值 - 1 或 0，但研究人员描述的光开关可以以最小和最有效的单位切换状态光：仅仅是光子。这导致每次开关的能效比电子晶体管高几十倍。

“最令人惊讶的发现是，我们可以用最少的光，一个光子来触发光开关！”该研究的资深作者 、莫斯科斯科尔科沃科学技术研究所的物理学家 Pavlos Lagoudakis骄傲的表示。这自然会对晶体管系统的能源效率和工作温度产生影响。在需要更快的速度时，或者在系统部署存在冷却、能量或电子噪声限制时，光学系统都可以取代基于晶体管的系统。如果最后一句话只是让您认为光开关因此对量子计算机非常有用，那么您是对的。事实上，预计量子计算解决方案将需要并行开发光学信号设备，以减少外部干扰并允许可扩展量子系统之间更快、更稳定的通信。因此，这种发展不仅对传统的、基于图灵的计算系统很重要，对于未来的量子计算系统也意义重大。

但是开关实际上是如何工作的呢？激光+镜子。科学家们开发了一种 35 纳米宽的有机半导体聚合物薄膜，然后将其夹在两个高反射镜之间（研究人员称之为微腔）。镜子充当击中聚合物薄膜的两个激光的笼子，将它们的光保持在夹层内部 - 通过两个镜子之间的数百万（万亿？）次交感反射尽可能多地击中聚合物表面，从而覆盖聚合物的表面。两片镜面材料的添加被动地增加了激光的覆盖范围，与引导激光穿过整个表面相比，功耗低得多。

光开关工作所需的两个激光器采用明亮的泵浦激光器和弱的种子激光器的形式。泵浦激光器本质上与微腔相互作用，其高功率光子与激子（一种奇特的电子形式）耦合以形成激子极化子簇。这些团簇本质上是粒子的集合，表现出奇特的行为，因为它们可以并且确实充当单个原子。当它们表现出这种行为时，它们被称为玻色-爱因斯坦凝聚。这就是种子激光进入方程的地方：它本质上与这些玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用，允许它们在两个可测量状态之间切换，这些状态充当经典计算中的二进制 1 和 0。

Pavlo Lagoudakis 确实表示，虽然他们的结果非常积极，但实际的基于光的开关和计算系统离主流部署还很远。

前瞻经济学人APP资讯组

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