用石墨烯纳米带创建光学逻辑门

近年来，人工智能(AI)网络计算的研究取得了重大进展，但迄今为止仍受到传统计算机芯片中逻辑门的限制的阻碍。中国桂林电子科技大学朱爱金领导的团队通过在《欧洲物理杂志D》上发表的新研究，推出了一种基于石墨烯的光学逻辑门，解决了其中的许多挑战。

该设计可能会导致新一代计算机芯片消耗更少的能量，同时达到更高的计算速度和效率。反过来，这可以为在计算机网络中使用人工智能来自动化任务和改进决策铺平道路，从而提高性能、安全性和功能。

其组件逻辑门使用光而不是电流交换信号的微芯片有很多优点。然而，当前的设计通常体积庞大，有些不稳定，并且容易丢失信息。

在他们的论文中，朱的团队介绍了一种基于石墨烯的替代品，由粘合在绝缘层顶部的Y形石墨烯纳米带组成。这种设计非常适合承载等离激元波，即在石墨烯和绝缘介质之间的界面处出现的电子集体振荡。它们可以由输入光信号中的光波触发，也可以在逻辑门处理信息后自行生成输出信号。

由于表面等离子体激元的波长比光学光波的波长短，研究人员表明，他们的装置可以比以前的光逻辑门设计更加紧凑。他们的设备可以使用外部电压来打开和关闭，外部电压可以控制石墨烯中电子可用于传输电流的能级。

在他们的实验中，朱的团队在门的“开”和“关”状态(分别传输和阻止数据)的功率水平之间实现了令人印象深刻的高比率。除了优于以前的光学逻辑门之外，它们的设计还受益于小尺寸、低信息丢失和高稳定性。