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光子芯片迎大突破!中国科学家最新发现→

科创中国 2024-01-25

中国科学院深圳先进技术研究院先进集成技术研究所副研究员李光元团队提出在光子芯片上减慢光速新方法,有望极大地提高慢光光子芯片器件的性能,并在光传感、光通信、光计算和光缓存等领域获得广泛的应用,也将为慢光技术研究提供新思路。相关研究成果近日发表在《纳米快报》上。

受访者供图


光速被认为是宇宙中最快的速度,也是所有物质和信息传播速度的上限,其真空中物理常数取30万公里/秒。

  

“光速不能被超越,但能被减慢。”李光元介绍,“例如,光通过玻璃或水之类的介质时速度放缓,因此,如何减慢光速一直是科学家重点突破的关键目标之一。”

  

据悉,1999年哈佛大学研究人员利用电磁诱导透明现象,在接近绝对零度的超冷原子中,测得17米/秒的极慢光速。

  

近年来,研究人员虽进一步发展出玻色-爱因斯坦凝聚、光子晶体等多种技术来实现慢光效应,但悉数慢光技术中,损耗成为一大核心限制因素。


在光子芯片上减慢光速新方法研究中,李光元团队通过利用两种表面晶格共振模式的干涉耦合,测得在室温下具有强慢光效应的类电磁诱导透明现象。即:光速被减慢1万倍以上(约30公里/秒以下)的同时,实验测得其品质因子(反比于损耗)高达2750,是现有纪录(483)的五倍以上,这意味着损耗低至现有纪录的不到五分之一。


随着全球集成电路产业发展进入“后摩尔时代”,其进一步提升的难度与时间成本都非常之高。在面向“后摩尔时代”的潜在颠覆性技术里,光子芯片已进入人们的视野。其所具有的高速度、低能耗、工艺技术相对成熟等优势,能够有效突破传统集成电路物理极限上的瓶颈,满足新一轮科技革命中人工智能、物联网、云计算等产业对信息获取、传输、计算、存储、显示的技术需求。也因之国际巨头正投入大量资源进行研发,目前已对传统芯片形成部分替代,并在5G通信、大数据中心等领域开拓了大量新应用。


目前,全球光子芯片产业刚刚起步,对我国而言,既要在传统赛道电子芯片领域尽快补短板,也要尽早在光子芯片等新赛道布局发力。


2023年11月发布的《光子时代:光子产业发展白皮书》显示,我国光子产业发展水平与世界处于并跑阶段,在光子基础理论研究和技术发展方面具有一定的优势,中国拥有世界规模最大的从业人数,光子产业在2012—2020年的复合增长率已经接近23%,光子产品全球份额也从2005年的10%提升到2019年的30%。Gartner预测,到2025年全球光子芯片市场规模有望达561亿美元。


来源:科技日报(记者 罗云鹏)、新华社(作者 米磊)、证券时报

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