由意大利米蘭理工大學(xué)主導(dǎo)，聯(lián)合意大利國(guó)家研究委員會(huì)光子學(xué)與納米技術(shù)研究所等機(jī)構(gòu)組成的團(tuán)隊(duì)，建造出了由光控制的超高速計(jì)算機(jī)。團(tuán)隊(duì)利用飛秒激光脈沖，在新型二維半導(dǎo)體材料中實(shí)現(xiàn)了超高速邏輯運(yùn)算，其運(yùn)算速度比現(xiàn)有最快的電子器件快一百倍以上，為未來(lái)計(jì)算機(jī)的性能突破開(kāi)辟了新路徑。該成果首次證實(shí)，光不僅能傳輸信息，還可直接用于處理信息。相關(guān)論文發(fā)表于最新的《自然·光子學(xué)》雜志。
實(shí)驗(yàn)相關(guān)環(huán)境。圖片來(lái)源：米蘭理工大學(xué)
??現(xiàn)代計(jì)算機(jī)依賴晶體管內(nèi)電荷的移動(dòng)，其速度面臨物理極限。而該研究采用了一種根本不同的方法：利用振蕩的光場(chǎng)直接操控材料中電子的量子態(tài)。研究人員選用僅有三層原子厚度的二維半導(dǎo)體二硫化鎢作為載體，其中的電子可占據(jù)兩種不同的量子態(tài)，稱為“谷”。這兩種狀態(tài)可對(duì)應(yīng)傳統(tǒng)二進(jìn)制中的“0”和“1”，但操控潛力遠(yuǎn)高于電荷。
??實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)施加一系列僅持續(xù)幾飛秒的精確激光脈沖，成功在室溫下對(duì)這兩種“谷”態(tài)進(jìn)行選擇性開(kāi)關(guān)與信息擴(kuò)展，完成了類似于電子邏輯門(mén)的基本操作，速度超過(guò)10太赫茲。整個(gè)過(guò)程均在常溫下進(jìn)行，且所用的光脈沖技術(shù)已在實(shí)驗(yàn)室中常規(guī)化，凸顯了其技術(shù)可行性。
??研究還成功測(cè)量了此類量子信息在材料中能夠保持穩(wěn)定的時(shí)間，這是評(píng)估其能否用于實(shí)際器件的重要參數(shù)。
??該技術(shù)目前仍處于原理驗(yàn)證階段，要轉(zhuǎn)化為具有競(jìng)爭(zhēng)力的計(jì)算器件，仍面臨一系列挑戰(zhàn)，包括設(shè)計(jì)更復(fù)雜的脈沖序列、擴(kuò)展可操作的比特?cái)?shù)量等。研究團(tuán)隊(duì)表示，克服這些障礙將為開(kāi)發(fā)新一代超高速信息處理器奠定基礎(chǔ)，有望最終帶來(lái)比現(xiàn)有技術(shù)快數(shù)百倍的計(jì)算設(shè)備。
