范德堡大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種下一代的超快速數(shù)據(jù)傳輸，這可能使“按需”高性能的計(jì)算成為可能。這項(xiàng)技術(shù)使用混合的硅-二氧化釩波導(dǎo)消除了數(shù)據(jù)流中的瓶頸，該波導(dǎo)可以在不到一萬億分之一秒的時(shí)間內(nèi)打開和關(guān)閉光。

相關(guān)研究結(jié)果發(fā)布在《高級光學(xué)材料》雜志上，協(xié)作者Sharon Weiss，Cornelius Vanderbilt主席兼電氣工程，物理，材料科學(xué)與工程教授以及Stevenson物理教授Richard Haglund率先先證明有可能實(shí)現(xiàn)每秒超過1 TB的數(shù)據(jù)速率單個渠道。通過加入少量的二氧化釩（一種超快切換相變材料）來創(chuàng)建混合硅芯片，以擴(kuò)展硅光子學(xué)的功能。如圖所示泵浦探針實(shí)驗(yàn)的示意圖，顯示了從左側(cè)注入到波導(dǎo)中的1550 nm飛秒脈沖（亮藍(lán)色）和在1670 nm處的門控飛秒脈沖（紅色）從上方照亮了嵌入式VO2片段（綠色）。衰減的脈沖（淡藍(lán)色）傳播到檢測器。

當(dāng)另一個光脈沖撞擊二氧化釩時(shí)，將光脈沖注入硅波導(dǎo)中，并有選擇地關(guān)閉。關(guān)閉光脈沖然后再次打開的驚人速度，是二氧化釩的材料特性以及兩個激光脈沖在二氧化釩中相互作用的持續(xù)時(shí)間的結(jié)果。

VINSE的負(fù)責(zé)人Weiss說： “這意味著當(dāng)它在比計(jì)算機(jī)和手機(jī)內(nèi)部相同材料制成的頭發(fā)短的信息高速公路上行駛時(shí)，我們可以非�？斓卮蜷_和關(guān)閉光。”

硅光子學(xué)（Silicon photonics）使用光脈沖代替電流脈沖來傳輸大量數(shù)據(jù)作為信息位（0和1）。數(shù)據(jù)可以被編碼為光脈沖，并穿過光纖傳輸。當(dāng)光脈沖到達(dá)其目的地時(shí)，光電探測器將光轉(zhuǎn)換回電子數(shù)據(jù)信號。自從1980年代末開始進(jìn)行硅光子學(xué)研究以來，這種方法已大大提高了計(jì)算機(jī)的處理速度和計(jì)算能力。如今，日常生活的幾乎每個部分都具有在線或數(shù)字組件，因此改進(jìn)光學(xué)計(jì)算技術(shù)已成為商業(yè)和工業(yè)技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。

哈格隆德表示：“通過使用這種信息高速公路，我們可以比其他任何人更快地打開和關(guān)閉光，這意味著未來的計(jì)算機(jī)通過使用光，可能比現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度更快，而且耗電量更少�！�

Weiss和Haglund表示，實(shí)際實(shí)施這一創(chuàng)新的下一步將是優(yōu)化二氧化釩組件的大小、形狀和體積，并研究混合波導(dǎo)的替代配置。

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