美国科学家催生用更低能量就能驱动的光学芯片

美国华盛顿大学圣路易斯分校(Washington University in St. Louis)的研究人员，打造出一种可望成为微处理器关键元素的新技术，它是使用光而非电来进行资料处理。该研究团队已经开发了一套光学谐振器(resonator)系统，能增强光线针对某个方向的传导，并将光线往其他方向的传导削弱到几乎看不见；此外该系统也微缩到能放进一颗矽晶片内的程度。

上述技术与电气系统内的简易二极体原理相同，是使用量子力学的扭转(twisting)概念，不只让光线只沿着单一方向传导，而且看来是装置所输出的能量高于输入的能量。在一个甜甜圈形状的元件中有两个微谐振器来回反射光线，其中之一倾向损失能量，另一个则是提升能量；当损失的能量相当于特定波长的增益(gain)，系统就会产生相变化，谐振器作用也会逆转。

根据华盛顿大学研究人员在新出版4月号《Nature Physics》期刊上发表的论文：「谐振器之间的时间性关系(temporal relationship)逆转了，能量损失变成增加、增加变成损失。」这样的结果能打造出比目前电气线路更细微之光学通道，所需要的能量也更低，而且能采用目前的标准半导体电路设计技术。

在传统光学二极体中，从某个方向输入的光线会被传导出去，而从另一个方向输入的光线则会被拦截；华盛顿大学研究人员开发的新一代光学二极体，则是利用宇称(parity time symmetric)性微谐振器所制作，当某个谐振器的能量损失，能由另一个谐振器的能量增益来平衡

「我们相信这个发现将有益于电子学、声学、电浆子光学(plasmonics)以及超材料(meta-materials)等领域；」负责监督此研究的华盛顿大学实验室总监Lan Yang表示：「以宇称性(parity time symmetry，PT symmetry)方式来耦合所谓的损、益元件，能催生像是隐形装置、消耗更少电力的更强雷射，甚至是能“看”到单一颗原子的探测器等先进技术。」

华盛顿大学的论文主要作者、Yang团队研究生Bo Peng表示：「目前我们以二氧化矽(silica)来打造新一代光学二极体，这种材料在电信通讯波长中的耗损很小；这种技术概念也可以扩展至采用其他材料制作的谐振器，以实现更佳的CMOS制程相容性。」

用一个比喻来形容，这种元件的运作原理与英国圣保罗大教堂(St. Paul"s Cathedral)的耳语廊(Whispering Gallery)有点类似当有人在走廊的某一端小声讲话，另外一端的人能清楚听到，但站在发声端附近的反而听不见。