研究表明，我們離在電腦中使用光芯片取代電芯片的那一天越來越近了。

最近發表在《科學》雜志上的一項新研究指出，美國國家標準技術研究院（NIST）的研究人員如何開發出一種光學開關，該開關可以使用納米級金和硅成分在計算機芯片之間重定向光。光線可以在20億分之一秒內的時間在芯片內通行，因此。..相當快。

研究人員聲稱，這是到目前為止芯片之間rerouted 最快的信號，它可能會改變我們在某些系統中傳輸數據的方式。當然，光子的傳播比電子快得多。使用光子傳輸數據還意味著計算機不會因電而發熱，用光代替電還會減少系統的能耗。

據介紹，這時候一種混合型納米光機電開關，該開關在集成光子電路上僅占約10平方微米。他們的開關是一個小的多層磁盤，它位于兩個光波導管之間的T形結處，該光波導管是直角相交的兩個透明的導光二氧化硅條。磁盤的頂層是一個四微米的40納米圓金膜，位于一小片氧化鋁上，該小片氧化鋁沉積在二氧化硅上。該結構充當與輸入和輸出波導諧振的彎曲波導，因此它可以在兩者之間傳遞諧振光。

二氧化硅波導中的光保留為光子，但在開關內，光激發金中的表面電子振蕩，產生等離 激元 ，該等離激元以光波的頻率振動，但在比光波長小得多的光上振動。在金和硅之間的氣隙中，能量的等離激元部分的嚴格限制產生了強烈的光電效應，集中在開關的小體積中。

在沒有電壓施加到開關的情況下，等離子 波導與二氧化硅波導保持諧振，因此它以最小的損耗將光從輸入波導耦合到輸出波導。

向開關施加一個電壓會產生靜電，該電荷會將金膜拉向硅層，從而改變開關中波導的形狀，從而使光的相位偏移180度。這會在開關中造成相消干擾，破壞共振，并使光耦合到側波導中，因此，光會繼續通過輸入波導到達另一個開關。

研究人員表示，這項技術可以用于從量子計算到無人駕駛汽車再到神經網絡的所有領域。這是研究人員首次能夠開發出如此小巧的設備，該設備可以以這種方式有效地改變光線的方向。而在以前，人們認為這只能使用較大的組件來完成。如果他們可以使設備尺寸再縮小一點（正在研究中），則可以將其用于商業產品上。

NIST的研究人員克里斯蒂安·哈夫納（Christian Haffner）告訴Inverse，該技術不會取代用電的計算機芯片，因為在某些情況下，即使速度不是很快，用電來傳輸信息也會有好處。

光子非常適合通信，因為它們以光速傳播并且彼此之間和物質之間的相互作用微弱，但是它們比芯片特征大得多，并且由于相互作用較弱，因此需要高壓來重定向它們。

電子要比光子小得多，并且相互作用要強得多，因此它們更適合開關和處理信號。但是，電子的移動速度比光慢，并且需要更多的能量來移動它們。

Haffner說：“就像世界上的所有事物一樣，在某些應用中使用一樣東西，總比另一樣東西好”。 “有了電，您可以很好地存儲信息。有光，速度很快。它到處傳播。不過將其限制在空間并存儲信息非常困難。”

哈夫納說，未來我們也有可能創造出利用電力和光來運轉的混合動力系統。他說電子芯片可以保存和處理數據，而使用光進行操作的芯片可以幫助加快某些功能。

到目前為止，研究人員已經能夠構建更大的設備來控制光，而這種設備可以按照在計算機芯片中使用光的方式來控制光，但是當他們嘗試縮小尺寸時，會損失大量的光。從本質上，因為在此過程中吸收了光。但哈夫納說，他們的系統規模合適，不會遭受這種損失。

光纖通過光傳輸信息，但是它們太大了，無法在較小的設備中使用。該技術將允許使用光以很小的規模傳輸信息。

哈弗納說：“光纖的目的只是將光從一個點傳輸到另一點。” “這是一種非常長距離的通信方式，但這只是被動的一部分。”

哈夫納（Haffner）解釋說，使用光纖，您無法像使用光纖系統一樣以多種不同方式來收集信息。它基本上只是從一個地方到另一個地方的直線。

該團隊的下一個項目是確保系統盡可能無損，并且他們將了解他們可以獲得多小的系統。哈夫納聲稱，該系統已經足夠小，可以在此時使用，但是事情總會變得更小。