全球首款采用偏振的超快光子计算处理器

近日，发表在《科学进展》上一篇论文中，牛津大学的研究人员开发了一种利用光的偏振来最大化信息存储密度和使用纳米线的计算性能的方法。

光有一个可利用的特性，不同波长的光不会相互作用，类似地，不同的偏振光也不会相互作用。

论文第一作者解释道：“我们都知道，光学相对于电子学的优势在于，在大带宽上，光的速度更快，功能更强。因此，我们的目标是充分利用光子学与可调材料相结合的优势，实现更快、更密集的信息处理。”

该研究小组与埃克塞特大学的C. David Wright教授合作，开发了一种HAD（杂交 - 活性介电）纳米线，使用混合玻璃材料，在光脉冲照明时显示可切换的材料特性。每根纳米线都显示出对特定偏振方向的选择性响应，因此可以使用不同方向的多个偏振同时处理信息。

利用这一概念，研究人员开发了第一个利用光偏振的光子计算处理器。

光子计算通过多个偏振通道进行，与传统电子芯片相比，计算密度提高了几个阶数。计算速度更快，因为这些纳米线由纳秒光脉冲调制。

混合纳米线，可以根据极化选择性地切换器件。

自1958年第一个集成电路发明以来，将更多的晶体管封装到给定尺寸的电子芯片中一直是最大化计算密度的首选手段- 所谓的“摩尔定律”。然而，随着人工智能和机器学习需要专门的硬件，这些硬件开始推动既定计算的界限，电子工程领域的主要问题是“我们如何将更多的功能打包到单个晶体管中？

十多年来，牛津大学材料系Harish Bhaskaran教授实验室的研究人员一直在研究使用光作为计算手段。

杂交-有源介电（HAD）纳米线采用偏振选择性切换，实现并行光子计算。

领导该项工作的Bhaskaran教授说：“这只是我们希望在未来看到的开始，这是对光提供的所有自由度的利用，包括偏振以显着并行化信息处理。绝对是早期工作，但超级令人兴奋的想法结合了电子，非线性材料和计算。许多令人兴奋的前景可以工作，这总是一个很棒的地方。

相关链接：https://phys.org/news/2022-06-world-ultra-fast-photonic-processor-polarization.html