由于電子開關(guān)的限制，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)處理器幾乎已經(jīng)達(dá)到了“時(shí)鐘速度”的上限。時(shí)鐘速度是衡量處理器打開和關(guān)閉速度的指標(biāo)。據(jù)《自然·通訊》報(bào)道，美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和普渡大學(xué)的研究人員最近發(fā)明了一種新型的全光開關(guān)，這種開關(guān)用光而不是電來控制數(shù)據(jù)在芯片上的處理和存儲(chǔ)方式。

可調(diào)節(jié)開關(guān)動(dòng)態(tài)的基本原理。圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

研究人員表示，以前的幾代光學(xué)開關(guān)都有固定的開關(guān)時(shí)間，這些時(shí)間在制造時(shí)就被限定到了設(shè)備中。此次，研究團(tuán)隊(duì)用兩種不同的材料制作了一種光開關(guān)，每種材料的開關(guān)時(shí)間都不同。一種材料（鋁摻雜的氧化鋅）的開關(guān)時(shí)間在皮秒范圍內(nèi)；另一種材料（等離子體氮化鈦）的開關(guān)時(shí)間在納秒范圍內(nèi)，是前者時(shí)間的100多倍。

研究人員表示，當(dāng)使用光學(xué)元件而不是電子電路時(shí)，沒有阻容延遲。這意味著，理論上他們能以比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片快1000倍的速度操作這些芯片。

根據(jù)研究人員的說法，不同材料切換時(shí)間的差異意味著開關(guān)可更靈活，在有效存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的同時(shí)快速傳輸數(shù)據(jù)。開關(guān)的雙金屬特性意味著，它可根據(jù)使用的光波長(zhǎng)的不同而有多種用途。在實(shí)驗(yàn)配置中，開關(guān)材料起到吸收或反射光的作用，具體取決于工作波長(zhǎng)。當(dāng)被光束激活時(shí)，它們就會(huì)切換狀態(tài)。

控制全光開關(guān)的速度對(duì)于優(yōu)化其在各種應(yīng)用中的性能至關(guān)重要。這些發(fā)現(xiàn)為開發(fā)出具有高度適應(yīng)性的高效開關(guān)，用于增強(qiáng)型光纖通信、光計(jì)算和超高速計(jì)算技術(shù)等領(lǐng)域帶來了希望。調(diào)整開關(guān)速度的能力，還使人們有能力進(jìn)一步彌合光通信和電子通信之間的差距，從而實(shí)現(xiàn)更快、更高效的數(shù)據(jù)傳輸。這項(xiàng)研究為從根本上理解全光開關(guān)提供了寶貴的見解，并為設(shè)計(jì)先進(jìn)的計(jì)算和電信設(shè)備鋪平了道路。