新型超材料将有效提升光通信和计算能力

[据Sciencedaily网站2018年12月17日报道]科学家们很早就知道超材料能够操纵诸如可见光之类的电磁波，使其表现出一些特殊的性能。这些特殊的性能促使了许多技术的突破，例如超高分辨率成像技术等。现在，马萨诸塞大学洛威尔分校作为研究小组的一部分，正把光操纵技术引向新的方向。

研究团队包括马萨诸塞大学洛威尔分校、伦敦国王学院、巴黎狄德罗大学和哈特福德大学，研究小组发明了一种新的超材料，可以通过“调谐”来改变光的颜色。这项技术使计算机处理器实现片上光通信成为可能，从而带来更小、更快、更便宜、更省电、带宽更宽、数据存储更好的计算机芯片，同时还可以创建更高效的光纤通信网络。

马萨诸塞大学洛威尔分校物理与应用物理系教授Prof. Viktor Podolskiy说：“当今的计算机芯片使用电子进行计算，电子非常小，因此是非常理想的选择。然而，电子的频率却不够快。光是由微小粒子光子组成的，它没有质量。因此，光子具有提升芯片处理速度的潜力。”

Podolskiy解释到，通过将电信号转换成光脉冲，片上光通信将取代传统硅芯片的铜线通信。最终，芯片核与核间的直接通信，以及芯片间的光通信将成为可能。

Podolskiy说：“最终的结果是消除了通信瓶颈，使并行计算速度大大提升。”光子的能量决定了光的颜色。“绝大多数日常物体，包括镜子、透镜和光纤，都可以引导或吸收这些光子。然而，有些材料可以把光子结合在一起，产生能量更高、颜色不同的新光子。”

Podolskiy说，光子的相互作用是信息处理和计算的关键。“不幸的是，这种非线性过程效率极低，而且促进光子相互作用的材料非常罕见。”

Podolskiy和他的研究团队发现，将几种具有较差非线性特性的材料组合在一起，可以得到一种新的复合材料，这种复合材料展现出了所期望的优良的非线性特性。

“这种特性的改变源于超材料重塑光子流的方式”Podolskiy说，“这项工作为控制材料的非线性响应开辟了新的方向，并可能应用于芯片上的光学电路，从而进一步提升片上通信能力。” （工业和信息化部电子第一研究所  李茜楠）

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