光子芯片开发获“隐形斗篷”魔力相助

可使未来数据中心大幅降低能耗

来源：2016年11月11日科技日报

从《哈利·波特》的“隐形斗篷”到《星际迷航》的罗慕伦隐身战舰，这些一般只存在于科幻小说或电影中。美国科研人员最近利用这些隐形原理，为微光子集成器件设计了一个特定装置，其有助开发出较硅基芯片更小、更快、更节能的光子芯片。

未来的计算机、数据中心和移动设备将用光子芯片代替电子芯片。每块光子芯片中将包含数十亿个光子器件，与以硅基芯片中晶体管大致相同的方式执行特定功能。但问题是，如果其中两个光子器件过于靠近对方时将无法工作，因为两者之间的漏光会导致类似无线电干扰的串扰。增加彼此距离可解决这一问题，但会使芯片变得很大。

犹他大学电气和计算机工程系副教授拉杰什·梅农领导的团队发现，在两个光子器件间放置一个特殊的纳米硅基屏障，可“欺骗”两个光子器件相互无视。其原理类似于哈利·波特的“隐形斗篷”，进入一个器件的任何光都会被反射回去，从而模拟出一种旁边根本不存在邻居的情形。这个屏障会将光推回原来的器件，使其误认为周边空无一物。

研究人员发表在最新一期《自然·通信》杂志上的论文称，当数十亿个这样的光子器件装入单个芯片中时，一个芯片就可以包含执行各项功能的更多器件。光子芯片使用光子而不是电子来传输数据，可望减少10倍至100倍的能耗，这对于耗电量巨大的数据中心来说是一个福音。

据美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究，美国本土数据中心2014年的耗电量为700亿千瓦时，占全美国电力消耗的1.8％，预计到2020年将再上涨4％。

梅农认为，这种技术最直接的应用将是类似于谷歌和Facebook使用的数据中心。从电子转向光子可让计算机更高效，并对碳排放和能源消耗产生巨大影响。目前，光子器件大多用于高端军事设备，梅农预计完全基于光子的芯片将在未来数年被数据中心采用。（记者 冯卫东）

(责编：阴重宇(实习生)、贺迎春)