光子芯片開發獲“隱形斗篷”魔力相助
未來的計算機、數據中心和移動設備將用光子芯片代替電子芯片。每塊光子芯片中將包含數十億個光子器件,與以硅基芯片中晶體管大致相同的方式執行特定功能。但問題是,如果其中兩個光子器件過于靠近對方時將無法工作,因為兩者之間的漏光會導致類似無線電干擾的串擾。增加彼此距離可解決這一問題,但會使芯片變得很大。
猶他大學電氣和計算機工程系副教授拉杰什·梅農領導的團隊發現,在兩個光子器件間放置一個特殊的納米硅基屏障,可“欺騙”兩個光子器件相互無視。其原理類似于哈利·波特的“隱形斗篷”,進入一個器件的任何光都會被反射回去,從而模擬出一種旁邊根本不存在鄰居的情形。這個屏障會將光推回原來的器件,使其誤認為周邊空無一物。
研究人員發表在最新一期《自然·通信》雜志上的論文稱,當數十億個這樣的光子器件裝入單個芯片中時,一個芯片就可以包含執行各項功能的更多器件。光子芯片使用光子而不是電子來傳輸數據,可望減少10倍至100倍的能耗,這對于耗電量巨大的數據中心來說是一個福音。
據美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室的研究,美國本土數據中心2014年的耗電量為700億千瓦時,占全美國電力消耗的1.8%,預計到2020年將再上漲4%。
梅農認為,這種技術最直接的應用將是類似于谷歌和Facebook使用的數據中心。從電子轉向光子可讓計算機更高效,并對碳排放和能源消耗產生巨大影響。目前,光子器件大多用于高端軍事設備,梅農預計完全基于光子的芯片將在未來數年被數據中心采用。
總編輯圈點
現在的地球,已經離不開芯片了。電子芯片也好,光子芯片也好,它像人類的大腦神經元那樣,記錄人類社會發展過程中留下的足跡,也處理著無處不在的天文量級的數據。然而,“大腦”還需要跟支撐它的“身體”協調發展,正如調侃“雙11”的段子手所寫,“某電商聲稱,當天營業額至少可達900億;國家電網笑了,我停一天電試試?”
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