时钟速度是衡量CPU性能的重要指标，但随着半导体技术的不断发展，时钟速度的提升正在慢慢触及瓶颈，其中最为重要的原因之一就是传统电子开关本身的限制。为了继续增强CPU性能，科学家将目光转向了全光开关，即使用光而不是电来控制数据在芯片上的处理和存储方式。
最近，美国能源部阿贡国家实验室和普渡大学的研究人员设计了一种新型全光开关，具有多种开关速度，可以同时实现数据存储和传输，有望挖掘出全光开关这一方向的潜力，相关研究成果发表在《自然·通讯》杂志上。
该全光开关之所以具有不同的开关速度，是因为研究人员在制造时使用了两种不同的材料，而每种材料都有不同的开关时间。其中一种材料为铝掺杂的氧化锌，它的开关时间在皮秒(1ps=10-12s)范围内，而另一种材料为等离子体氮化钛，其开关时间要慢一百倍以上，处于纳秒(1ns=10-9s)范围内。研究人员表示，当使用光学元件时，由于没有阻容延迟，从理论上讲这些芯片的运行速度可以比传统计算机芯片快1000倍。
全光开关原理
开关时间的差异让这种全光开关可以更加灵活，具有状态切换的全新能力。在试验中，开关的材料是作为光的吸收器或反射器，会根据不同波长光的照射自动切换状态，针对不同的应用需求选择不同的状态，既能够快速传输数据，又能够有效地存储数据。
据悉，控制全光开关的速度对于优化其在各种应用中的性能至关重要，该项研究为在增强型光纤通信、光计算和超快科学等领域开发适应性强的高效开关带来了希望。
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