IBM發(fā)明硅芯片降低光速 可造光導(dǎo)通信電腦

    
    據(jù)國外媒體報(bào)道，IBM研究人員日前研制出了一種能夠傳送光并減慢光速的硅芯片，這種芯片包含了制造告訴光子存儲(chǔ)器的幾個(gè)重要技術(shù)。且許多研究者都認(rèn)為光子存儲(chǔ)器將最終在未來的光通訊網(wǎng)絡(luò)中取代電子存儲(chǔ)器。 

    該技術(shù)有望將高壓縮光纖通信線路嵌入計(jì)算機(jī)電路系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)室的特殊條件下對(duì)光實(shí)施控制的技術(shù)早已為研究人員熟知，但利用硅芯片及納米電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這一功能尚屬首次。IBM表示，該技術(shù)將大大緩解計(jì)算機(jī)及其它電子設(shè)備中數(shù)據(jù)傳輸所遇到的瓶頸。

    研究人員表示，基于光傳輸?shù)碾娐钒宓拇笮∨c芯片相當(dāng)，將來可能用于制造一些納米級(jí)的電腦元件，比如光傳輸線路、光緩沖區(qū)和光存儲(chǔ)器等，所有這些部件組合起來就可以組成一臺(tái)由強(qiáng)大的光導(dǎo)通信網(wǎng)絡(luò)連起來的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

    數(shù)十年前，工程師就知道用光子通訊比電子效率更高。光子不容易受到游離電子和磁場(chǎng)的干擾也不會(huì)互相干擾，因此更適合于長距離通訊。現(xiàn)在，世界上大多數(shù)通訊網(wǎng)絡(luò)都依賴于光和傳送光的光纖。

    但是這也存在著許多困難。一方面，光子對(duì)干擾的磁阻使它們能更好地?cái)y帶信息，但另一方面也是使很難存儲(chǔ)。

    英國南安普頓大學(xué)的光子學(xué)工程師威爾•斯圖爾特說：“該死的光子是非?；锏臇|西?！?

    然而所有通訊網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)在放大和發(fā)送時(shí)都必須先存儲(chǔ)起來，因此這就只能先將光子轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)，在按要求處理之后再將其轉(zhuǎn)換回光子信號(hào)。

    不過，物理學(xué)家已經(jīng)找到了兩種處理光子的方法。1999年，哈佛大學(xué)的林內(nèi)•維斯特戈德•豪和他的同事將光子穿過了一片冷原子云而將其速度降到了一輛自行車的行駛速度。

    “光減速”技術(shù)可以用來緩沖光數(shù)據(jù)，這與電子存儲(chǔ)器的方式相似。但問題是這需要一個(gè)有整個(gè)房間大的設(shè)備才能完成。

     而另一些科學(xué)家則研制出了微隧道——被稱為波導(dǎo)——它能操控光子穿過不同的不透明物體如硅。這種“納米光學(xué)”設(shè)備能以相同的方式植入電子芯片中，這樣一來成本就變得相對(duì)較低能夠大批量生產(chǎn)。

     現(xiàn)在，IBM的研發(fā)人員將這兩種技術(shù)結(jié)合在一起，就形成了在一塊硅芯片中刻上光子波導(dǎo)，對(duì)波導(dǎo)進(jìn)行加熱改變其光學(xué)特性后，當(dāng)光子經(jīng)過波導(dǎo)后速度能夠被降低300倍。通過這種設(shè)備就能減慢一些光子流的速度，讓其他的趕上來，達(dá)到數(shù)據(jù)流同步。

    IBM的科學(xué)家利用這種新研制的硅芯片將光速減小到600英里每秒，而通常的光速為每秒30萬公里。

    不過，在這種光子芯片用作商業(yè)用途之前還要面對(duì)一些重大挑戰(zhàn)。如，與光纖網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)化速度的要求相比，加熱波導(dǎo)需要相對(duì)較長的時(shí)間。而且波導(dǎo)必須精確在1納米，而這一長度正好是芯片制造工業(yè)的極限。

    IBM該研究項(xiàng)目的部分經(jīng)費(fèi)由美國國防先進(jìn)技術(shù)研究項(xiàng)目署提供。該發(fā)明已發(fā)表在最新一期的《科學(xué)》雜志。

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