由于電子開關的限制，傳統(tǒng)的計算機處理器幾乎已經達到了“時鐘速度”的上限。時鐘速度是衡量處理器打開和關閉速度的指標。據《自然·通訊》報道，美國能源部阿貢國家實驗室和普渡大學的研究人員最近發(fā)明了一種新型的全光開關，這種開關用光而不是電來控制數據在芯片上的處理和存儲方式。

可調節(jié)開關動態(tài)的基本原理。圖片來源：物理學家組織網

研究人員表示，以前的幾代光學開關都有固定的開關時間，這些時間在制造時就被限定到了設備中。此次，研究團隊用兩種不同的材料制作了一種光開關，每種材料的開關時間都不同。一種材料（鋁摻雜的氧化鋅）的開關時間在皮秒范圍內；另一種材料（等離子體氮化鈦）的開關時間在納秒范圍內，是前者時間的100多倍。

研究人員表示，當使用光學元件而不是電子電路時，沒有阻容延遲。這意味著，理論上他們能以比傳統(tǒng)計算機芯片快1000倍的速度操作這些芯片。

根據研究人員的說法，不同材料切換時間的差異意味著開關可更靈活，在有效存儲數據的同時快速傳輸數據。開關的雙金屬特性意味著，它可根據使用的光波長的不同而有多種用途。在實驗配置中，開關材料起到吸收或反射光的作用，具體取決于工作波長。當被光束激活時，它們就會切換狀態(tài)。

控制全光開關的速度對于優(yōu)化其在各種應用中的性能至關重要。這些發(fā)現為開發(fā)出具有高度適應性的高效開關，用于增強型光纖通信、光計算和超高速計算技術等領域帶來了希望。調整開關速度的能力，還使人們有能力進一步彌合光通信和電子通信之間的差距，從而實現更快、更高效的數據傳輸。這項研究為從根本上理解全光開關提供了寶貴的見解，并為設計先進的計算和電信設備鋪平了道路。