芯片是人类信息技术史上的一次变革性突破。由于电子开关的限制，传统的电脑处理器几乎已经达到了“时钟速度”的上限。时钟速度是衡量处理器打开和关闭速度的指标。美国能源部阿贡国家实验室和普渡大学的研究人员日前发明了一种新型的全光开关，这种开关用光而不是电来控制资料在芯片上的处理和存储方式。

 研究人员表示，从本质上讲，芯片是通过利用半导体材料的物理特性来实现对承载信息的微观粒子（电子或光子等）的操控，进而实现信息生成、传输、处理、存储等的一种关键技术。电子芯片是利用电子来生成、处理和传输信息的，光子芯片则是利用光子来生成、处理、传输并显示信息的。以前的几代光学开关都有固定的开关时间，这些时间在製造时就被限定到了设备中。此次，研究团队用两种不同的材料製作了一种光开关，每种材料的开关时间都不同。一种材料（铝掺杂的氧化锌）的开关时间在皮秒範围内；另一种材料（等离子体氮化钛）的开关时间在纳秒範围内，是前者时间的一百多倍。

 研究人员表示，当使用光学元件而不是电子电路时，没有阻容延迟。这意味着，理论上他们能以比传统电脑芯片快一千倍的速度操作这些芯片。一般而言，常规计算机的芯片晶体管会通过在两种电状态之间切换来将资料表示为一或零，进而执行各种逻辑运算，为複杂的软件提供算力。而在光芯片可以将数字或模拟信号编码在光的相位或强度上，光在芯片中传播的同时完成计算，运算速度比普通电脑要快很多。

 根据研究人员的说法，不同材料切换时间的差异意味着开关可更灵活，在有效存储资料的同时快速传输资料。开关的双金属特性意味着，它可根据使用的光波长的不同而有多种用途。在实验配置中，开关材料起到吸收或反射光的作用，具体取决于工作波长。当被光束启动时，它们就会切换状态。

 控制全光开关的速度对于优化其在各种应用中的性能至关重要。这些发现为开发出具有高度适应性的高效开关，用于增强型光纤通信、光计算和超高速计算技术等领域带来了希望。调整开关速度的能力，还使人们有能力进一步弥合光通信和电子通信之间的差距，从而实现更快、更高效的资料传输。这项研究为从根本上理解全光开关提供了宝贵的见解，并为设计先进的计算和电信设备铺平了道路。

 多 姿