研究人員們已經(jīng)研制出一種新型光學(xué)裝置，其體積極小，一個計算機芯片就足以安裝數(shù)百萬個這種裝置。該裝置可提高信息處理速度和能力，讓超級計算機變得更快、更強大。

這種“無源光學(xué)二極管”是由兩個微小的硅質(zhì)環(huán)狀物制成的，環(huán)狀物的直徑僅有10微米，大約是人的一根頭發(fā)直徑的1/10。與其他光學(xué)二極管不同，這種“無源光學(xué)二極管”無需外部能源就能傳播信號，還很容易被集成到計算機芯片上。

珀杜大學(xué)電子和計算機工程學(xué)副教授齊明豪說，這種二極管可進(jìn)行“非交互性傳輸”，即單向信號傳輸，由此可具備信息處理能力。

齊明豪解釋說：“這種單向傳輸是邏輯電路的最基本要素。因此，我們研制的這種二極管為實現(xiàn)光信息處理敞開了大門。”

雖然光纜可用于跨洋和跨大洲傳輸海量數(shù)據(jù)，但其信息處理速度會變慢，傳輸數(shù)據(jù)也容易遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊，因為光學(xué)信號須轉(zhuǎn)換成電子信號才能在計算機上使用，反之亦然。

研究人員說：“進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換需要十分昂貴的設(shè)備。而你希望能做到的是，將這種光纖直接插入計算機而無需進(jìn)行轉(zhuǎn)換，那樣的話，你就可以獲得大量帶寬，安全方面也會大有保障了。”

研究人員樊麗說：“這些二極管非常小，它們身上還有一些特性也很有吸引力。這些二極管或可成為未來光子信息處理芯片的零部件。”

用這種新型光學(xué)二極管就無需進(jìn)行光學(xué)-電子信號的轉(zhuǎn)換了，因此有可能提高信息處理速度和安全度。這種裝置現(xiàn)已接近投入商業(yè)生產(chǎn)。使用這種新型光學(xué)二極管將多個處理器連接起來，還有可能提高超級計算機的信息處理速度和能力。

研究人員利奧·瓦爾蓋塞說：“當(dāng)今導(dǎo)致超級計算機受限的一個主要因素就是，系統(tǒng)內(nèi)各種獨立的超級芯片進(jìn)行信息傳輸?shù)乃俣群蛶?。我們研制的這種光學(xué)二極管或可成為光互聯(lián)通信系統(tǒng)的一個組成部分，而該系統(tǒng)或許就可以解決這樣的瓶頸問題了。”

激光器以通信用波長發(fā)出的紅外線通過光導(dǎo)纖維，并由被稱為“波導(dǎo)管”的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。紅外線會按順序通過兩個硅質(zhì)環(huán)狀物，并在微型環(huán)狀物內(nèi)進(jìn)行“非線性相互作用”。根據(jù)先進(jìn)入哪個環(huán)狀物，光束要么向前通過，要么向后耗散，從而完成單向傳輸。環(huán)狀物還可通過“微加熱器”加熱的方式進(jìn)行調(diào)整。微加熱器會改變傳輸波長，因此可對范圍廣泛的波段加以處理。