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美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）科學(xué)家研制出一種新型光路芯片，僅有指甲大小，能夠產(chǎn)生彩虹般的各種顏色的激光。這種芯片處理光的方式與傳統(tǒng)芯片處理電子的方式類似，將能發(fā)出多種波長(zhǎng)光的激光器集成于方寸之間，成為一種光的“集成電路”，有望為人工智能、量子計(jì)算和光學(xué)原子鐘等前沿技術(shù)注入新動(dòng)力，相關(guān)論文發(fā)表于新一期《自然》雜志。
目前，高質(zhì)量、緊湊高效的激光器往往只能發(fā)出少數(shù)幾種波長(zhǎng)，例如半導(dǎo)體激光器擅長(zhǎng)產(chǎn)生980納米的紅外光；而光學(xué)原子鐘和量子計(jì)算機(jī)等技術(shù)，需要繽紛多彩的光源，能產(chǎn)生這些色彩的傳統(tǒng)激光器卻體積龐大、價(jià)格高昂且耗電驚人。
此次研制的新型光子芯片，猶如一塊精巧的千層蛋糕。團(tuán)隊(duì)以涂有二氧化硅（玻璃）和鈮酸鋰的標(biāo)準(zhǔn)硅片為基底——鈮酸鋰是一種非線性光學(xué)材料，能改變穿行其中的光的顏色。隨后，他們?cè)谏厦嫣砀浇饘匐姌O，通過施加電場(chǎng)，將一種顏色的光點(diǎn)化為另一種。團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了其他金屬與鈮酸鋰的接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片內(nèi)光信號(hào)的快速開關(guān)與調(diào)控，這正是數(shù)據(jù)處理與高速路由的關(guān)鍵能力。而這塊“蛋糕”上最迷人的“糖霜”，是第二種非線性材料五氧化二鉭。它擁有一種“魔法”：吸入單一顏色的激光，可“吐出”多種顏色的彩虹。
通過將不同材料三維堆疊，團(tuán)隊(duì)打造出一種能讓光在各層間高效流轉(zhuǎn)的光子芯片。每枚芯片內(nèi)部都容納了上萬個(gè)光子回路，每個(gè)回路都能輸出一種獨(dú)一無二的色彩。
除了用于量子計(jì)算機(jī)與光學(xué)時(shí)鐘領(lǐng)域，這種光子芯片還能為專用芯片之間的信號(hào)傳輸架起高速通道，讓人工智能工具愈發(fā)強(qiáng)大高效。
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