下一个计算时代：如果我们可以教光子表现得像电子，该怎么办？

时间：2022-01-19 09:58:00来源：

下一个计算时代将取决于我们现在控制电力的方式来控制光，斯坦福大学的研究人员已经开发出一种可以做到这一点的技巧。本质上，科学家欺骗了本质上非磁性的光子，使其像带电的电子那样运转。

下一个计算时代将取决于我们现在控制电力的方式来控制光，斯坦福大学的科学家已经开发出一种可以做到这一点的技巧。

为了开发诸如量子计算机之类的未来技术，科学家将需要找到控制光子（光的基本粒子）的方式，就像它们已经可以控制电子（电子计算中的基本粒子）一样精确。不幸的是，光子比电子要难得多，电子对电子的作用力甚至像孩子们所能理解的那样简单。

但是现在，由斯坦福大学领导的团队第一次创造了可以精确控制光子的伪磁力。在短期内，该控制机制可用于通过光缆发送更多的互联网数据。将来，这一发现可能会导致创建基于光的芯片，该芯片将提供比电子芯片更大的计算能力。博士后学者艾维克·杜特（Avik Dutt）说：“我们所做的是如此新颖，以至于可能性才刚刚开始显现。”

本质上，研究人员欺骗了本质上是非磁性的光子，使其像带电的电子那样运转。他们通过使光子通过精心设计的迷宫来实现这一目的，这种迷宫使光子的行为就像科学家所谓的“合成”或“人工”磁场对它们的作用一样。

“我们设计的结构产生的磁力能够以可预测和有用的方式推动光子，”研究工作背后的电气工程学教授，高级科学家樊善辉说。

尽管仍处于实验阶段，但这些结构代表了现有计算模式的进步。存储信息全都与控制粒子的可变状态有关，如今，科学家通过打开和关闭芯片中的电子以创建数字零和一来实现这一目的。使用磁性来控制光子颜色（或能级）与自旋（无论是顺时针还是逆时针方向）相互作用的芯片所产生的可变状态要比简单的开关电子更容易实现。与当今的电子芯片相比，这些可能性将使科学家能够在基于光子的设备上处理，存储和传输更多的数据。

为了将光子带入产生这些电磁效应所需的邻近区域，斯坦福大学的研究人员使用了激光，光纤电缆和其他现成的科学设备。建立这些桌面结构使科学家们可以推断出发现的效果背后的设计原理。最终，他们必须创建体现这些相同原理的纳米级结构来构建芯片。范说，与此同时，“我们发现了一种相对简单的控制光的新机制，这令人兴奋。”

参考：艾维克·杜特（Avik Dutt），钱林，袁璐琦，蒙奇尔·明科夫，孟萌和范善辉着，“具有两个独立的物理合成尺度的单个光子腔”，科学。DOI：2020年1月3日，DOI：
10.1126 / science.aaz3071