新的研究可能有助于开发用于光子计算机的纳米光学晶体管

时间：2021-11-17 10:25:04 来源：

光粒子之间的介质：有机分子介导对照和探针光束之间的相互作用，该探针束由前景中的品红色或绿色球表示。这里，当它们离开分子时，两个光束的能量会发生变化。这是由在这个例证中的黄色和蓝色球体表示的。

研究人员表明，单个分子允许控制少量光子的光束 - 朝向光子计算机的步骤。

星球大战传奇的绝地骑士从事一个不可能的战斗。这不会因敌人帝国的优越性而导致物理学，因为激光剑不能用于像金属刀片一样战斗：光束感觉彼此感觉不到。到目前为止，对于光束来感知另一个，它需要大块材料作为中间人，并且非常强烈的光线。Max Planck科学研究所的一支团队首次展示了一个只有一个有机分子的中介过程，只有一部分的光子。研究人员用这些颗粒影响并切换另一个光束。这种基本实验不仅承诺在物理教科书中的位置，而且还可以帮助开发用于光子计算机的纳米光学晶体管。

目前，计算机行业的未来尚不清楚。像晶体管的半导体部件不能无限期地小型化并以较高的速度运行。开发更紧凑和强大的计算机的一种可能性可以通过用光子而不是电子处理信息来导致信息。这是光子学的主要目标。但是，在尝试开发纯光学晶体管时存在根本问题：“光线不能简单地通过传统晶体管的电流切换电流”，纳米光学部门的纳米光学划分主任Vahid Sandoghdar解释了光明和亚历山大·冯·洪堡弗里德里希 - 亚历山大大学教授，Erlangen-Nürnberg。当一个穿过两个割炬或两个激光器的梁时，光颗粒的颗粒有多么明显。发生了什么：没有。“介导的介质介导光光相互作用”

控制光束改变分子的光学性质

现在，Vahid Sandoghar的团队成功地用单一有机分子控制了光线，只有少数光子。为此，研究人员首先将它们嵌入固体基质中的冷却分子至减去272摄氏度。借助现代显微镜和光谱技术，它们在单个分子上进行了两个小心聚焦的激光束：所谓的控制梁和探针光束，应切换。“控制光束具有改变分子的光学性质的任务，使得它对于第二个，探针梁”解释说明的探针梁“，andreas·蒙越症是他博士论文的一部分进行的。

以前，需要强大的激光束和宏观材料来用光切换光，因为该过程依赖于物理学家呼叫非线性的交互。在这种非线性相互作用中，材料的光学性质也取决于光强度，而不仅仅是在内在材料上。此外，非线性相互作用比正常线性相互作用要弱得多。这导致分子中电子在不同频率下沿着光波的电场振动的能力降低。

只需一个光子即可能够切换分子

现在，基于Erlangen的研究人员能够仅用几个轻粒子切换探针光束，因为它们在靠近绝对零的温度下进行实验。“在非常低的温度下，分子的相互作用横截面成为其几何尺寸的倍数”，本杰明金珠米尔解释说，在实验中也发挥了关键作用。因此，分子变得像令人震显的巨头一样，结果几乎每个控制光束的光子可以与分子相互作用。“因此，仅少数来自激光束的光子足以改变分子的光学性质。”研究人员甚至相信控制脉冲仍然可以进一步削弱。Vahid Sandhdar说：“原则上，单个光子应该足以改变第二光子的命运”。

研究人员现在将继续下班地控制带有近距离光子的光信号。同时，Erlangen的团队专注于事物的实际方面：研究人员希望将分子作为纳米光学晶体管嵌入光子波导结构中，该结构应该用于电荷的许多分子在电气中融合电路。这将是迈向光子计算机中未来处理信息的视角的重要一步。

研究报告的PDF副本：具有单个分子的几个光子相干非线性光学器件

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