电子和光子互相转换?在这个晶体管中就能做到

研究人员发明了一种新型的晶体管激光器,它可以转换电子和光子这两种稳定的能量状态。在未来,这种晶体管的数据传输速度能比传统的数字设备快100倍。

晶体管雏形具备双稳态特性,这是一种可以在光学和电信号输出之间交替转换的能力,有助于发展基于光的计算机系统。

伊利诺伊大学香槟分校的微电子工程师Milton Feng表示:“将具备双稳定性的晶体管植入计算机芯片中,将显著提高处理速度,因为这些器件可以在不受电子晶体管限制的条件下进行通信。”

在传统的电子设备中,微芯片是由数十亿个叫做晶体管的微小开关组成的,它们作为网关引导电子在集成电路中流动。

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但问题在于,随着计算机处理器越来越快,越来越强大,晶体管的数量也在持续增加。

这种趋势称作摩尔定律,是英特尔联合创始人Gordon Moore的著名预测,指的是集成电路的晶体管数量会每两年翻一番。

但晶体管已经非常小,很难再以传统的方式将它缩小化。

因此在2004年,冯和他的研究员Nick Holonyak Jr首次提出晶体管激光器的概念,将其定义为将电和光学输出混合集成的半导体器件。

“电流在半导体材料中切换的最快方式,是电子在隧道效应的过程中,在物质层之间跳跃,”冯解释道,“光子有助于电子来回穿梭,因此光子隧道效应会让电子设备运行更快。”

“因为需要接入电流并将其转化为光,所以我们不能撇开电子不谈,”冯表示,“这是全光学计算机方面的问题。但那是不可能的,因为根本就没有全光学系统。”

研究人员详细说明了双稳态开关是如何在零下50摄氏度工作的。

该研究发布的是为电子和光学功能提供了开关的单一装置。

这项研究发表在了《应用物理学》杂志上。

蝌蚪五线谱编译自sciencealert,译者 狗格格,转载须授权