電腦新時代：像「聲波」一樣儲存光信息

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去年，科學家們的探索前進了一大步，創造了電腦的新時代。

史無前例地，他們在電腦晶元里像聲波一樣地儲存了光信息，研究者們把這比擬成像雷聲一樣去捕捉閃電。

這聽起來可能會有一點奇怪，但是如果我們想要改變我們當前低效率的電腦狀態，讓它成為以光速來運轉數據的光子型電腦，那麼這種變化是很重要的。

光子型電腦的運行是有巨大潛力的，它至少比我們現在的筆記本電腦要快20倍，而且它還不會像現在的電腦一樣產生熱量並吸收能量。

從理論上說，這是因為他們是以光子而不是電子的形式來運行數據的。

儘管理論上像IBM和英特爾公司追求這種光子型電腦，但是這種轉變說起來容易做起來卻很難。

把信息以代碼形式轉變成光子是很簡單的，我們在這方面也做了一些努力，比如我們可以通過光學纖維來傳遞信息。

但是對於電腦晶元來說，找到一種合適的方式來檢索和運行光子形式儲存的信息是相當困難的，因為現有的微晶元讀取數據的速度是難以實現光速般的快速程度的。

這就是本可以網路上飛速運行的光子形式信息現在只能夠轉換成慢速的電子形式信息的原因，但是如果有一個更好的替代物的話，就可以用來減慢光速並把它轉換成聲速運行。

這就是澳大利亞Sydney 大學的研究者們完成的偉大創新。

「我們晶元里的信息以聲速形式來傳播的話將會比光速形式傳播要慢5倍，」該研究課程的指導者Birgit Stiller 說。

「這就跟打雷和閃電傳播速度的不同是一樣的。」

這就意味著，通過光子來傳播數據是非常有利的，因為它不會受到來自電子的阻力，可以實現高速度，零熱量傳播，它也不會受到來自電磁輻射(也可能會減慢數據的傳播速度)的干擾，所以電腦晶元需要幫助實現這種光子傳播模式。

「為了讓這種光子型電腦成為商業性的現實，晶元裡面的光子數據需要被減速以便信息能夠被處理，可以選擇路徑，可以被儲存和獲取，」研究者Moritz Merklein 說。

「這在光學信息傳播領域是非常重要的一步，因為這種觀念能夠滿足現在和未來光通信系統的所有需求，」Benjamin Eggleton 補充說。

研究團隊開發了一個記憶系統，它能夠準確地在一個光子型微晶元上的光波和聲波之間實現轉換，這種微晶元將會用於光子型電腦。

下面是它運行的畫面：

首先，光子型信息以一束光(黃色)脈衝的形式進入這個晶元，在這裡它和裡面的脈衝(藍色)相互作用，產生了一個儲存數據的光波。

裡面那個藍色的可識別的脈衝隨後進入這個聲波數據，並再次像黃色光束脈衝一樣繼續傳播下去。

暢通無阻的光束能夠以2到3納秒的速度在這個晶元裡面運行，一旦以聲波形式儲存，信息能夠在晶元裡面保存長達10納秒，這是足夠長時間的可以用來檢索和處理數據。

事實上，研究者們能夠將光轉換成聲波形式，不僅僅減慢了光速，也讓數據的檢索更為準確。

和先前的嘗試不同的是，這個系統是在一個較寬的通訊頻帶里運行的。

「在晶元裡面設立了一個聲波的緩衝帶，若干倍地提高了我們控制信息的能力。」Merklein 說。

「我們的系統不僅僅局限於一個窄帶寬，所以和先前系統不同的是，這可以讓我們同時以多種波長來儲存和檢索信息，這極大地增加了設備運行的效率，」Stiller 補充說。

本文譯自 sciencealert，由譯者 黑天鵝 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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