一支由莫斯科國(guó)立大學(xué)(Lomonosov Moscow State University；MSU)和澳洲國(guó)立大學(xué)(Australian National University)組成的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)共同打造出一種基于矽奈米結(jié)構(gòu)的超快速的全光子開關(guān)，能以超高速度傳輸資料，可望進(jìn)一步發(fā)展成為未來的電腦平臺(tái)。

　　大約在三年前，有好幾組研究人員不約而同地發(fā)現(xiàn)了一個(gè)重要的作用：矽奈米粒子在可見光譜范圍時(shí)存在強(qiáng)共振——即所謂的磁耦共振。這種共振的特性是奈米粒子中的光波在次波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)上的強(qiáng)定位。雖然這種效應(yīng)讓研究人員十分感興趣，但根據(jù)該研究的第一作者M(jìn)axim Shcherbakov描述，當(dāng)時(shí)并沒有人想到這個(gè)新發(fā)現(xiàn)能夠創(chuàng)造出開發(fā)緊密且超快速光子開關(guān)的基礎(chǔ)。

　　在進(jìn)行等離子相位蝕刻后，澳洲國(guó)立大學(xué)的研究人員采用電子光束微影技術(shù)來制造這種奈米粒子。這項(xiàng)程序是由該校實(shí)習(xí)生Alexander Shorokhov完成的。來自莫斯科的Alexander Shorokhov由于取得了總統(tǒng)獎(jiǎng)學(xué)金出國(guó)留學(xué)，他在回國(guó)時(shí)也帶回了部份的研究樣本，讓所有的實(shí)驗(yàn)工作得以繼續(xù)在莫斯科國(guó)立大學(xué)物理學(xué)院的奈米光子與超材料實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

　　“在實(shí)驗(yàn)研究中，我的同事Polina Vabishchevich和我一起用一套非線性的光學(xué)方法，解決了飛秒(femtosecon，約10-15秒)相關(guān)的光學(xué)問題，”Maxim Shcherbakov解釋，“我們采用像MSU開發(fā)計(jì)劃中所用的飛秒雷射復(fù)合方法。”

　　最終，研究人員們開發(fā)出一種“元件”——直徑約250nm的碟片，能夠以飛秒速率切換光學(xué)脈沖。超快速的切換速度能夠?yàn)檠b置實(shí)現(xiàn)每秒數(shù)十與數(shù)百太位元(TB)的資料傳輸與處理。同時(shí)，在這樣的速度時(shí)下載幾千部高畫質(zhì)(HD)影片也只需要不到1秒的時(shí)間。

　　莫斯科國(guó)立大學(xué)研究人員打造的全光子開關(guān)作業(yè)基礎(chǔ)在于2次飛秒脈沖之間的互動(dòng)。由于矽結(jié)構(gòu)的磁共振作用，從而實(shí)現(xiàn)了這種互動(dòng)。如果奈米結(jié)構(gòu)中的脈沖同時(shí)發(fā)生，由于2個(gè)光子相互吸收的效應(yīng)，使其中一個(gè)脈沖與另一個(gè)脈沖進(jìn)行互動(dòng)后并加以抑制。如果在2次脈沖之間存在100fs的延遲，那么脈沖之間并不會(huì)發(fā)生互動(dòng)，第2個(gè)脈沖將會(huì)在不進(jìn)行任何改變的情況下直接傳入奈米結(jié)構(gòu)中。

　　“我們已能開發(fā)出抑制不良自由載子效應(yīng)的結(jié)構(gòu)了，”Maxim Shcherbakov表示，“自由載子(電子和電洞)嚴(yán)重地限制了傳統(tǒng)整合式光子的訊號(hào)轉(zhuǎn)換速度。我們的研究象征著通往創(chuàng)新且有效的主動(dòng)光子元件(包括電晶體、邏輯元件等)之路邁開了重要的一步。我們的研究中所建置的這項(xiàng)技術(shù)特色就在于它可用于矽光子中。不久的將來，我們將進(jìn)一步在IC中測(cè)試這種奈米粒子。”