光子芯片将是地磅控制器的未来

    现如今到了二十世纪，光子学、分子电子学和芯片制造工艺的突破可能会重新启用摩尔定律。晶体管是无线地磅遥控器电子芯片的基本组成部分。本质上是由电驱动的通断开关，晶体管的开关开启代表二进制1，闭合开关代表二进制0。这种0和1的二进制语言是现代电子技术的工作原理。芯片上晶体管的数量及其通信链路的等待时间决定了芯片的通道速度，生产成本，功能和功耗，从而确定了使用该芯片的电子产品的性能和达到了哪一个等级。1965年，英特尔联合创始人戈登·摩尔做出了准确的判断和预测，就是大约每十年，晶体管的尺寸就会缩小一个体积单位，电子芯片上的晶体管数量也会成倍增加，从而降低了芯片的功率损耗，制造成本降低同时减少了功率消耗。通讯速度也会同时提高。 
 

    这项著名的摩尔定律，推动了现代电子地磅技术的发展。大约半个世纪之后，当前的地磅控制器电子芯片由数十亿个微型晶体管组成，这些晶体管缩小为几个分子，并通过光刻技术在硅晶片上构建。我们正在努力完成晶体管可以达到的物理极限，并由此做到摩尔定律的极限。因此，我们需要研究出一种方法来进一步缩小晶体管的尺寸，或者提高芯片的性能，同时保持晶体管的数量不变。一些研发人员想使用光子芯片代替电子芯片（即使用光代替电作为通信链路），利用这种方式制造更小更快的晶体管的分子电子设备以及使用新的芯片制造工艺。光子芯片，电子产品的速度取决于晶体管的大小以及通信机制。目前，晶体管使用电信号（即，电子从一个地方移动到另一个地方）进行通信。使用光子而不是电子，我们可以使晶体管更快，因为光子比电子快得多。从基于电的晶体管过渡到基于光的晶体管可能是加快电子产品速度的关键。在光子技术领域已取得重大进展。

 

    之前，在姚笛博士的带领下，北京理工大学的研究团队演示了使用光子芯片来处理地磅遥控器的量子信息，这可能有助于可扩展量子计算机的发展。但是，光子学行业仍处于起步阶段。目前为止，就组件的尺寸和制造成本而言，电子设备的性能远远优于光子设备，因此用光子代替电子设备可能不会短期内很快现实。如果我们找到光子芯片结合电子芯片甚至取代电子芯片的方法，那将是不可预判的性能提升。例如，由华为设计的光电芯片使用光来传输数据，但以电子方式进行计算。该芯片可能在数据中心和小型机中使用，并且该科技公司预测，使用光电芯片将比纯电子产品节能30％至50％。