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技術(shù)前沿

全球首款采用偏振的超快光處理器面世

來(lái)源:光明網(wǎng)2022-06-21 我要評(píng)論(0 )   

據(jù)悉,發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上的一篇論文中,英國(guó)牛津大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)了一種使用光的偏振來(lái)實(shí)現(xiàn)最大化信息存儲(chǔ)密度的設(shè)備。近日,發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展...

據(jù)悉,發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上的一篇論文中,英國(guó)牛津大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)了一種使用光的偏振來(lái)實(shí)現(xiàn)最大化信息存儲(chǔ)密度的設(shè)備。

近日,發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上的一篇論文中,英國(guó)牛津大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)了一種使用光的偏振來(lái)實(shí)現(xiàn)最大化信息存儲(chǔ)密度的設(shè)備。

光有一個(gè)可利用的特性,不同波長(zhǎng)的光不會(huì)相互作用,類似地,不同的偏振光也不會(huì)相互作用。

新研究使用多個(gè)偏振通道展開(kāi)了并行處理,計(jì)算密度比傳統(tǒng)電子芯片提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

自1958年第一塊集成電路發(fā)明以來(lái),將更多晶體管封裝到特定尺寸的電子芯片中,一直是實(shí)現(xiàn)最大化計(jì)算密度的首選方法。然而,人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)需要專門(mén)的硬件突破現(xiàn)有計(jì)算的界限,因此電子工程領(lǐng)域面臨的主要問(wèn)題是:如何將更多功能打包到單個(gè)晶體管中?

科學(xué)家已知不同波長(zhǎng)的光不會(huì)相互影響,同樣,不同偏振的光也不會(huì)相互影響。因此,每個(gè)極化都可作為一個(gè)獨(dú)立的信息通道,使更多信息可存儲(chǔ)在多個(gè)通道中,這就大大提高了信息密度。

而光子學(xué)相對(duì)于電子學(xué)的優(yōu)勢(shì)在于,光在大帶寬上速度更快,功能也更強(qiáng)大。新研究的目標(biāo)就是充分利用光子學(xué)與可調(diào)諧材料相結(jié)合的這些優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)更快、更密集的信息處理。

鑒于此,十多年來(lái),牛津大學(xué)研究人員一直致力于使用光作為計(jì)算手段。團(tuán)隊(duì)此次開(kāi)發(fā)了一種HAD(混合活性電介質(zhì))納米線,該納米線使用一種混合玻璃材料,該材料在光脈沖照射時(shí)具有可切換的特性,每條納米線都顯示出對(duì)特定偏振方向的選擇性響應(yīng),因此可使用不同方向的多個(gè)偏振同時(shí)處理信息。

利用這個(gè)概念,研究人員開(kāi)發(fā)出第一個(gè)利用光偏振的光子計(jì)算處理器。光子計(jì)算通過(guò)多個(gè)偏振通道進(jìn)行,納米線則由納秒光脈沖調(diào)制,與傳統(tǒng)電子芯片相比,其計(jì)算速度更快,計(jì)算密度因此提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

研究人員表示,對(duì)于人們希望看到的未來(lái)愿景來(lái)說(shuō),現(xiàn)在僅僅是個(gè)開(kāi)始,這種偏振光子計(jì)算處理器結(jié)合了電子、非線性材料和復(fù)雜計(jì)算,已經(jīng)是一個(gè)超級(jí)令人興奮的想法。

相關(guān)鏈接:https://phys.org/news/2022-06-world-ultra-fast-photonic-processor-polarization.html

參考資料:June Sang Lee et al, Polarization-selective reconfigurability in hybridized-active-dielectric nanowires, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn9459. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn9459


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超快光處理器偏振光
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