麻省理工学院研发出硅基光子芯片

据美国物理学家组织网11月24日（北京时间）报道，近年来，科学家在利用光束替代电子完成计算任务方面取得了很多成就，如今麻省理工学院（MIT）的研究人员又填补了一项空白，其能够基于标准硅材料制造光子芯片，而硅正是构成当前大部分电子产品的基础。

在目前的通信系统中，数据大都由光束携带通过光纤进行传输。一旦光学信号到达目的地，其将转化为电子形态，通过电子线路进行处理，然后再借助激光转换回光。新装置能够免除这些额外的电子转换步骤，直接处理光学信号。相关研究报告发表在11月13日的《自然·光子学》杂志网络版上。

该校材料科学和工程系的卡罗琳·罗丝教授表示，这个组件类似于电子二极管。二极管允许电流沿一个方向流动，并约束它不流向其他方向，在这种情况下，便形成了光的“单行道”。

为了研发这一装置，研究人员必须找到一种既透明又具有磁性的材料，而这两种特性很少能同时实现。他们最终采用了名为石榴石的材料。研究人员采用了石榴石薄膜沉积等方法，整个系统能基于现有的标准微芯片制成，制造过程因此得以大大简化。

新光学芯片可大幅提升数据传输系统的速度，因为光的传输速度大于电子，而且光学计算能借助多条光束，携带不同的多个数据流，无障碍地穿过单光纤或电路。

罗丝表示，基于硅的新系统比基于其他材料的系统更容易实现商业化，因为很多人都知道怎么处理硅，这或将为开发下一代高速通信系统奠定基础。明尼苏达大学电子与计算机工程系的伯达尼·斯戴德教授也表示，这是光纤通信领域的一个巨大进展。这一成就十分重要，是首次将石榴石整合入硅装置中。

当人类向着超高速信息处理的美好年代投去憧憬一瞥时，那前方出现的曼妙身影必然是光子芯片，此缘已注定。而熟稔的、现正陪伴着我们的电子芯片，只能悄然退场。目前，最先进的光子芯片的数据传输率为10Gb/秒，是个人电脑的几千倍，下一代设备更有望达到40Gb/秒，但我们知道，它还不能实际应用。相比于电子，让光子听由我们的安排更为不易，不过，这也是本文中麻理团队正在完成的——于标准工业芯片之上，像驾驭电信号一样任意控制和引导光。