北京
“我们构建了一个完整的片上系统，能够以极高精度生成、路由和读取这些信息。”莫纳什大学的李驰博士这样描述他们团队的新成果。这个成果是一枚微型芯片，让计算机用光代替电来处理信息，迈出了关键一步。
过去十多年，一种名为“谷自旋电子学”的技术路线一直备受关注。它想利用先进材料内部的量子“谷自由度”来存储和处理信息，理论上能带来更快的计算速度、更低的能耗和更强的通信能力。但一个难题横在面前：从来没有人成功把生成、操控和读取光信号的所有核心功能，同时塞进一个紧凑的平台上。直到莫纳什团队出现在《自然·光子学》的版面上。
这篇新论文展示了一种纳米级电路。它能在同一枚芯片上，先产生经过特殊编码的光信号，再精确地给这些信号“指路”，最后把它们转换成电信号。不同于依赖电子流动的传统芯片，这套光子系统用光来运载数据。光跑得更快，产热更少，因此研究团队相信，未来光子技术有可能显著提升数据中心、AI系统和通信网络的处理速度，同时压低能源开销。
能够做到这一切，靠的是将仅有几个原子厚的超薄材料，与名为“超表面”的纳米工程结构结合起来。超表面能在小于头发丝宽度的尺度上操控光线。共同第一作者邢凯健博士解释说，团队采用了一种直接的堆叠方法来拼接这些材料，避开了以往直接在光子结构上生长材料带来的技术损伤。“我们利用简单的堆叠方式，将超薄材料与超表面整合在一起，克服了技术难题，为谷自旋电子学铺开了新路。”邢凯健说。
这套平台的另一个重要筹码是室温运行。许多实验性量子技术需要极低温度才能工作，而莫纳什的芯片不必把自己塞进冰箱里。这意味着它离开实验室、走向真实场景时，少了一道高高的门槛。当光开始替代电子，生成、操控和读取都能在同一枚芯片上一步到位，那片用光编织的计算图景，也就不再遥远。
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