21ic通信網(wǎng)訊，如果研究人員能夠有效地使一個(gè)光子充當(dāng)開(kāi)關(guān)或半導(dǎo)體，對(duì)于電信與計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?qū)⑹歉锩缘耐黄?。這樣的光子將被稱為光開(kāi)關(guān)，控制信號(hào)在光纖或集成光路中傳輸，能夠迅速簡(jiǎn)易地切換電路。

在一個(gè)光子作為晶體管的情況下，晶體管的特性仍然適用，但晶體管不僅僅限于像開(kāi)關(guān)一樣產(chǎn)生啟動(dòng)和停止的電子信號(hào)，同樣能夠借助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)控和放大。我們都熟悉基于硅的晶體管和半導(dǎo)體，但在大規(guī)模集成元件中，其調(diào)控速度較光子有較大的差距。

另一個(gè)則是電子系統(tǒng)處理過(guò)程中，電流從終端到終端的過(guò)程中所遇電阻問(wèn)題。隨著光纖的運(yùn)用，較銅線而言，阻力已經(jīng)大大降低。例如，信號(hào)在光纖中可以通過(guò)電子開(kāi)關(guān)或電子晶體管中控制。但在光子開(kāi)關(guān)中可以調(diào)制波長(zhǎng)。單光子開(kāi)光可能帶來(lái)量子計(jì)算機(jī)的全新設(shè)計(jì)。

光計(jì)算能夠運(yùn)用于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)與量子計(jì)算機(jī)，較之于其他傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，將具備指數(shù)級(jí)倍數(shù)的速度優(yōu)勢(shì)。對(duì)于美國(guó)空軍，指數(shù)增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理能力將對(duì)通信聯(lián)絡(luò)、目標(biāo)捕捉、密碼系統(tǒng)都是有幫助的。

目前仍存在困難需要克服，美國(guó)空軍科技研究辦公室(AFOSR) 已經(jīng)投資一個(gè)研究小組試圖讓光子按與自然規(guī)律相反的方式運(yùn)動(dòng)。純光學(xué)計(jì)算需要解決光粒子、光子、光子狀態(tài)的制備與調(diào)制。在自然狀態(tài)下，光子是難以達(dá)到要求的，甚至是相反的狀態(tài)。

AFSOR支持的麻省理工學(xué)院電子實(shí)驗(yàn)室以及哈佛大學(xué)、維也納技術(shù)大學(xué)發(fā)表了研究文章，驗(yàn)證了由單個(gè)光子控制光子開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了光控光。光開(kāi)關(guān)的制造不需要太多的技術(shù)，兩個(gè)光鏡之間的空腔作為光學(xué)諧振器主要用于產(chǎn)生磁場(chǎng)。空腔中充入經(jīng)過(guò)冷卻的銫原子。這種原子不會(huì)干擾反射鏡中光的通過(guò)，但在光開(kāi)光開(kāi)啟時(shí)，會(huì)發(fā)生單光子，并以不同的角度發(fā)射到銫原子中。“門光子”進(jìn)到一個(gè)銫原子的一個(gè)電子以達(dá)到一個(gè)更高的能量級(jí)，從而改變了空腔的物理特性，使光線不能再通過(guò)它，這樣就產(chǎn)生一個(gè)on / off開(kāi)關(guān)。

光學(xué)計(jì)算將在能源控制方面有所提升，較電力驅(qū)動(dòng)電路而言，具有功率消耗少、發(fā)熱少的優(yōu)勢(shì)。更為有利的是量子計(jì)算中光子的疊加能力。雖然純光學(xué)量子計(jì)算還有很長(zhǎng)的路要走，單光子開(kāi)光是一個(gè)重大的階段成果。