使用超紧凑分束器以光速计算

犹他大学的工程师们在创造下一代计算机和移动设备方面迈出了一步，这些计算机和移动设备的速度比现有机器快了数百万倍。

犹他州的工程师开发了一种超小型分束器 - 有记录以来最小的 - 用于将光波分成两个独立的信息通道。该设备使研究人员更接近生产硅光子芯片，用光而不是电子计算和穿梭数据。电气和计算机工程副教授Rajesh Menon及其同事今天在Nature Photonics杂志上描述了他们的发明。

硅光子学可以显着提高机器的功率和速度，例如超级计算机，数据中心服务器以及引导自动驾驶汽车和无人机进行碰撞检测的专用计算机。最终，该技术可以覆盖家用电脑和移动设备，并改善从游戏到视频流的应用。

“光是你用来传递信息的最快的东西，”梅农说。“但是当它进入你的笔记本电脑时，这些信息必须转换为电子。在这种转换中，你的速度会慢下来。目标是尽一切可能。” 光子通过光纤网络在互联网上传输信息。但是，一旦数据流到达家庭或办公室目的地，在路由器或计算机处理信息之前，必须将光子转换为电子。如果数据流在计算机处理器中仍然很轻，那么就可以消除这个瓶颈。

“凭借一切光明，计算最终可以快几百万倍，”梅农说。

为了做到这一点，U工程师在硅芯片上创建了一个小得多的偏振分束器(看起来有点像条形码)，可以将引导的入射光分成两个部分。之前，这样的分束器超过100×100微米。由于采用了一种新的分离器设计算法，Menon的团队将其缩小到2.4 x 2.4微米，或者是人发宽度的五十分之一，接近物理上可能的极限。

分束器只是放置在硅芯片上的多个无源器件之一，以不同方式引导光波。通过缩小它们的尺寸，研究人员将能够在单个芯片上塞入数百万个这样的设备。

潜在的优势超越了处理速度。犹他州团队的设计生产成本低廉，因为它使用现有的制造技术来制造硅芯片。而且由于光子芯片穿梭光子而不是电子，使用这种技术制造的智能手机或平板电脑等移动设备消耗的电量更少，电池寿命更长，产生的热量也比现有的移动设备少。

使用硅光子学的第一批超级计算机 - 已经在英特尔和IBM等公司开发 - 将使用仍然部分电子化的混合处理器。Menon相信他的分束器可以在大约三年内用于那些计算机。他说，需要在计算机之间建立更快连接的数据中心也可以很快实现这项技术。