加州理工学院@@（Caltech）的@@工程师们已经开发出一种开关@@，这是计算的@@最基本组件之一@@，它使用光学而不是电子@@组件@@。这一发展可能有助于实现超快的@@全光信号处理和计算@@。
通过使用光脉冲而不是电信号@@，光学设备@@有能力比电气设备@@更快地传输信号@@。这就是为什么现代设备@@经常采用光学技术@@来发送数据@@。例如@@，光缆的@@网@@速比传统的@@以太网@@电缆快得多@@。通过以更快的@@速度和更小的@@功率做更多事情@@，光学领域有可能彻底改变计算@@。
然而@@，今天基于光学的@@系统的@@主要限制之一是@@，在某一点上@@，它们仍然需要有基于电子@@的@@晶体管来有效处理数据@@。现在@@，利用光学非线性的@@力量@@，由加州理工学院@@电气工程和应用物理学助理教授@@Alireza Marandi领导的@@一个工程师团队已经创造了一个全光开关@@。这种开关最终可以实现使用光子的@@数据处理@@。这项研究于@@7月@@28日发表在@@《自然@@-光子学@@》杂志上@@。
Alireza Marandi团队选择了一种被称为铌酸锂的@@晶体材料@@，这是一种在自然@@界中不存在的@@铌@@、锂和氧的@@组合@@，但在过去的@@@@50年中被证明对光学领域至关重要@@。这种材料本身是非线性的@@@@。由于晶体中原子排列的@@特殊方式@@，它所产生的@@光学信号与输入信号不成正比@@。
虽然铌酸锂晶体@@被用于光学领域已有数十年之久@@，但最近@@，纳米加工技术@@的@@进步使团队能够创造出基于铌酸锂的@@集成光子设备@@@@，使光线被限制在一个微小的@@空间@@内@@。空间@@越小@@，相同功率下的@@光强度就越大@@。因此@@，通过这样一个光学系统携带信息的@@光脉冲可以提供比其他方式更强的@@非线性响应@@。
Alireza Marandi团队还在时间上限制了光@@。从本质上讲@@，他们减少了光脉冲的@@持续时间@@，并使用了一种特殊的@@设计@@，使脉冲在通过设备@@传播时保持短促@@，这导致每个脉冲具有更高的@@峰值功率@@。这两种策略的@@综合效果大大增强了特定脉冲能量的@@非线性强度@@，这意味着光子现在@@对彼此的@@影响更强@@。
最终的@@结果是创建了一个非线性分离器@@，在这个分离器中@@，光脉冲根据其能量被输送到两个不同的@@输出@@，这使得开关在不到@@50飞秒@@（飞秒@@是四亿分之一秒@@）的@@时间内发生@@。相比之下@@，最先进的@@电子@@开关需要几十皮秒@@（一皮秒是一万亿分之一秒@@），相差很多数量级@@。