由伊特莫大学，伊特莫大学 实验结构图
学分:ITMO大学物理系 纳米光子学领域的领先研究小组正致力于开发光学晶体管——未来光学计算机的关键组件
这些设备将使用光子而不是电子来处理信息，从而减少热量并提高操作速度
然而，光子之间不能很好地相互作用，这给微电子工程师带来了很大的问题
ITMO大学的一组研究人员和他们的同事一起，通过创建一个平面系统，让光子与其他粒子耦合，使它们能够相互作用，找到了解决这个问题的新方法
他们在实验中展示的原理可以为发展未来的光学晶体管提供一个平台
他们的研究成果发表在《光:科学与应用》杂志上
晶体管的功能得益于电子的受控运动
这种方法已经使用了几十年，但是它有几个缺点
首先，电子设备在执行任务时往往会发热，这意味着一部分能量被浪费为热量，不能用于实际工作
为了控制加热，设备配备了冷却元件，因此浪费了更多的能量
其次，电子设备的处理速度有限
其中一些问题可以通过使用光子而不是电子来解决
使用光子进行信息编码的设备将产生更少的热量，需要更少的能量，并且工作更快
因此，全世界的科学家都在光学计算机领域进行研究
然而，主要的问题是光子不像电子那样相互作用
因此，研究人员提出了“训练”光子相互作用的方法
一个想法是将光子与其他粒子耦合
来自ITMO物理与工程系的一组研究人员及其同事展示了一种新的实现方式，其中光子与单层半导体中的激子耦合
当电子被激发时，激子在半导体中形成，留下空的价键(或物理学家所说的电子空穴)
电子和它的空穴可以相互作用，产生一种新的粒子——激子，而激子又可以与其他激子相互作用
“如果我们将激子与轻粒子强耦合，我们将得到极化子，”ITMO大学的主要研究员、该论文的合著者之一瓦西里·克拉夫佐夫解释说
“这些部分是轻的，这意味着它们可以用来传递信息非常快；但与此同时，他们可以很好地相互交流
" 制造基于极化子的晶体管并不简单
研究人员需要设计一个系统，使这些粒子能够存在足够长的时间，同时仍然保持它们的高相互作用强度
在ITMO物理与工程系的实验室里，偏振器是在激光、波导和极薄的二硒钼半导体层的帮助下产生的
一个三原子厚的半导体层被放置在一个纳米光波导上，在它的表面刻有精细的凹槽网
之后，它被红色激光照亮，在半导体中产生激子
这些激子与轻粒子耦合，产生极化子，这些极化子被捕获在系统中
以这种方式获得的极化子不仅存在相对较长的时间，而且具有极高的非线性，这意味着它们相互作用活跃
“这让我们更接近于制造一种光学晶体管，因为我们现在有一个厚度不到100纳米的平面平台，可以集成在一个芯片上
由于非线性相当高，我们不需要强大的激光——一个小的红色光源就足够了，它也可以集成到芯片上，”瓦西里·克拉夫佐夫说
目前，这项研究仍在继续，因为研究人员必须证明他们的系统在室温下的效率
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