由于電子開關的限制，傳統的計算機處理器幾乎已經達到了“時鐘速度”的上限。時鐘速度是衡量處理器打開和關閉速度的指標。據《自然·通訊》報道，美國能源部阿貢國家實驗室和普渡大學的研究人員最近發明了一種新型的全光開關，這種開關用光而不是電來控制數據在芯片上的處理和存儲方式。

可調節開關動態的基本原理。圖片來源：物理學家組織網

研究人員表示，以前的幾代光學開關都有固定的開關時間，這些時間在制造時就被限定到了設備中。此次，研究團隊用兩種不同的材料制作了一種光開關，每種材料的開關時間都不同。一種材料（鋁摻雜的氧化鋅）的開關時間在皮秒范圍內；另一種材料（等離子體氮化鈦）的開關時間在納秒范圍內，是前者時間的100多倍。

研究人員表示，當使用光學元件而不是電子電路時，沒有阻容延遲。這意味著，理論上他們能以比傳統計算機芯片快1000倍的速度操作這些芯片。

根據研究人員的說法，不同材料切換時間的差異意味著開關可更靈活，在有效存儲數據的同時快速傳輸數據。開關的雙金屬特性意味著，它可根據使用的光波長的不同而有多種用途。在實驗配置中，開關材料起到吸收或反射光的作用，具體取決于工作波長。當被光束激活時，它們就會切換狀態。

控制全光開關的速度對于優化其在各種應用中的性能至關重要。這些發現為開發出具有高度適應性的高效開關，用于增強型光纖通信、光計算和超高速計算技術等領域帶來了希望。調整開關速度的能力，還使人們有能力進一步彌合光通信和電子通信之間的差距，從而實現更快、更高效的數據傳輸。這項研究為從根本上理解全光開關提供了寶貴的見解，并為設計先進的計算和電信設備鋪平了道路。