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　　作为亚利桑那大学助理教授穆罕默德哈桑领导的多机构合作的一部分，研究人员实现了他们所说的以前无法通过光开关机制实现的数据传输速度。

　　研究人员利用熔融石英介电系统在强光场中的反射率调制来展示具有阿秒时间分辨率的开/关型光学开关。研究人员说，在这样的开关速度下，这项工作制定了一个以拍赫兹速度部署光开关和光基电子设备的过程，这比目前基于半导体的电子设备快几个数量级。

　　超过一拍赫兹的数据传输速度是在阿秒时间尺度上测量的——阿秒代表五分之一秒。

　　因此，研究人员展示的数据传输速率是最快的半导体晶体管速度的 100 万倍。

　　电子产品中的半导体依靠通过微波传输的电信号来切换——允许或阻止——电流和数据的流动。这些相反的效果表示为“开”和“关”。自 1940 年代发明半导体晶体管以来，技术进步一直集中在提高电信号生成的速度上。

　　根据 Hassan 的说法，当今最快的半导体晶体管的运行速度超过 800 GHz。该频率下的数据传输以皮秒或万亿分之一秒为单位进行测量。

　　光开关，例如那些由太赫兹波激活的开关，已经被证明可以比通过基于半导体晶体管的技术实现的信息处理速度更快。在最近的工作中，Hassan 和他的合著者使用超快激光脉冲来利用半场周期时间尺度内熔融石英反射率从最大值到最小值的振荡。据研究人员称，目前的进展源于 2011 年突破性的强场相互作用开发示范，通过散装固体中的高次谐波产生 (HHG) 产生极紫外 (EUV) 脉冲。SLAC 国家加速器实验室和斯坦福大学 PULSE 超快能源科学研究所的 David Reis 领导了 2011 年的研究。

　　研究人员在他们的论文中说：“阿秒 EUV 和阿秒全光光谱测量的[后续]发展为研究和控制电荷载流子动力学和凝聚态物质的光学特性提供了途径。”

　　尽管研究人员最近的工作借鉴了这些进步，但它建立在这些进步的基础上，展示了在环境条件下发生切换以及小型化的潜力。Hassan 告诉 Photonics Media，“我们工作中通过合成激光脉冲进行的全光超快切换发生在环境条件下，并且可以小型化并在芯片上实现。与需要特殊真空和设置条件的 HHG 技术相比，这被认为是主要优势之一。”尽管如此，研究人员的方法仍需要一个光场合成器，或四个不同波长的不同激光源位于芯片上以实现完全集成。Hassan 表示，英特尔将于 2022 年制造完全集成在硅晶圆上的八波长分布式反馈激光阵列，这代表着这一领域的技术发展前景广阔且令人鼓舞。

　　研究人员还表示，与需要微波传输的电子系统相比，全光方法将显着提高光时间距离的数据处理和转换速度。

　　对于数据编码，这项工作取得了单独的突破：研究人员展示了一种方法，可以使用光以以前无法达到的速度以“一”和“零”的形式发送数据——起到“开”和“关”的作用。

　　Hassan 说，除了提高切换速度之外，超快光学数据编码结果还有可能解决阻碍典型的基于半导体电子的数据通信的其他瓶颈。这些瓶颈在于衰减、失真和噪声导致的传输损伤，以及安全性和成本。

　　哈桑说，研究人员正在寻求行业合作，亚利桑那大学正在寻找被许可人将这项技术商业化。研究人员正在寻求利用超快开关控制来开发超快数据编码器和接收器。

　　鉴于摩尔定律的现状，哈桑说，这样的合作是及时的。

　　“如果我们审视当前的数据通信、电子和计算技术，我们会看到对更快、更安全的通信的巨大需求，”他说。“在当前的半导体技术中，整个焦点都集中在量子上通信和量子计算机。我认为量子技术的发展需要更多的时间，需要建立一个桥梁来发展现实的量子电子学和计算机。这座桥梁是超快光子学技术和超快光基电子学的建立。”

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