科学家成功研制出全集成“谷光电”微型芯片 光计算技巧迎来重大年夜冲破

这项冲破的核心源于一个名为“谷电子学”的前沿范畴，其主旨是应用先辈材料内部的量子特点（即“谷自由度”）来进行信息的存储与编码。尽管科学界经久将该技巧视为实现超高速计算、低能耗和强通信体系的潜在门路，但若何将所有关键功能集成到一个紧凑的平台中，一向是无法霸占的难题。

由李驰（Chi Li）博士、邢凯健（Kaijian Xing）博士以及任浩然（Haoran Ren）博士等多位学者构成的研究团队解决了这一挑衅。他们研发的这种纳米级电路，不仅能在同一芯片上产生特定的光旌旗灯号并精确控制其传输偏向，还能将其顺利转换为电旌旗灯号。

据研究人员介绍，该芯片的制造工艺极具立异性。它将仅有几个原子厚度的超绵力薄材料与被称为“超外面”的工程纳米构造相结合，这种构造可以或许在小于人类头发丝直径的微不雅标准上操控光线。为了不破坏超绵力薄材料脆弱的构造，团队采取了新鲜的层压堆叠办法，避开了在光子构造上直接发展材料的技巧难题，从而成功打造出这一完全的芯片级体系。

莫纳什大年夜学物理与天文学院及纳米光子学实验室主任斯特凡·A·迈尔（Stefan A. Maier）传授表示，这项工作将光与量子材料在芯片上完美结合，开辟了信息编码和处理的新门路，是推动谷电子学走向实际应用的重要一步。研究团队指出，该项成果在量子计算、先辈成像技巧以及下一代光学通信体系等范畴均拥有巨大年夜的应用潜力。

与依附电子在电路中移动的传统计算机芯片比拟，光子体系应用光来传输数据，具有发烧量更低、速度更快的天然优势。将来，这种光子技巧有望明显进步数据中间、人工智能体系和通信收集的处理速度，同时大年夜幅降低能耗。

更令业界振奋的是，该体系完全可以在室温下运行。很多实验性量子技巧往往须要依附复杂且昂贵的制冷设备在极寒情况下工作，而莫纳什大年夜学的这项成果彻底摆脱了这一限制，且展示出了极高的微型化程度，这让该技巧走出实验室、迈向贸易化设备成为了可能。

为了证实该芯片的实际工作才能，研究人员在实验中应用其同时编码并处理了两幅自力的图像，成功展示了体系并行治理多个信息流的强大年夜实力。

相干研究成果已于2026年5月25日揭橥在国际顶尖学术期刊《天然·光子学》（Nature Photonics）上。