研究人員構(gòu)建了全光微型計(jì)算器
我們的日常生活依賴于電子處理器,這些處理器執(zhí)行基本的算術(shù),邏輯和控制操作,使得從移動(dòng)電話到智能電視等設(shè)備成為可能。然而,當(dāng)前的技術(shù)正在接近其極限,世界各地的研究人員都正在尋求下一代計(jì)算技術(shù)。 在他們現(xiàn)在發(fā)表在Science Advances(“Nanowire network-based multifunctional all-optical logic gates ”)上的論文中,阿爾托大學(xué)的一個(gè)跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)展示了一種新型的基于納米線的納米結(jié)構(gòu)如何使光能夠執(zhí)行邏輯功能,從而簡化加法和減法運(yùn)算。該研究首次展示了納米級全光邏輯電路,為實(shí)現(xiàn)真正的光學(xué)計(jì)算提供了重要的一步。 在不同的偏振光輸入下的全光波長開關(guān)。顏色標(biāo)出的圖形與上面的輸入相對應(yīng)。(圖片來源:阿爾托大學(xué)) “舉例來說,我們能夠進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)計(jì)算并顯示出這種納米結(jié)構(gòu)如何像一個(gè)簡單的微型計(jì)算器一樣執(zhí)行這些功能 - 除了不使用電,納米結(jié)構(gòu)在其操作中僅使用光。”在阿爾托大學(xué)完成博士后的Henri Jussila博士說。 為了構(gòu)建納米結(jié)構(gòu),該團(tuán)隊(duì)采用了一種新方法來組裝兩種不同的半導(dǎo)體納米線,即磷化銦和砷化鋁鎵。納米線比人類頭發(fā)的直徑更短和呈指數(shù)級更薄,具有獨(dú)特的一維結(jié)構(gòu),使其能夠像納米尺寸的天線一樣發(fā)揮作用。 “我們采用了一種簡單的梳理技術(shù),類似于人們早上梳頭的方式,來組裝這些納米結(jié)構(gòu),”Jussila解釋道。 利用這種機(jī)械梳理方法,納米線可以在任何特定方向上對準(zhǔn),這與通常使用的隨機(jī)排列的納米線不同。然而,重復(fù)是使天線理想對準(zhǔn)的關(guān)鍵。 “重復(fù)梳理的方法使我們能夠構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)的集成器件,其中兩種不同類型的納米線相互垂直,”阿爾托大學(xué)光子學(xué)組負(fù)責(zé)人Zhipei Sun教授說。 “一維和橫桿結(jié)構(gòu)是我們計(jì)算的核心,因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)使輸入光能夠選擇與磷化銦或砷化鋁鎵納米線相互作用! He Yang博士補(bǔ)充道。 |