这幅艺术渲染图放大展示了研究人员开发的计算机芯片中的一个开关，当光被限制在纳米尺度下时，该开关可控制光子的损失。

  普渡大学的研究人员设计出了一款用于加快信息处理速度的紧凑型光学开关，使光线更加可靠地局限于小型计算机芯片组件中。

  众所周知，光子的速度比电子快，因此能在更小的芯片结构中更快地处理信息。苏黎世联邦理工学院（ETH Zürich）、华盛顿大学（University of Washington）和弗吉尼亚联邦大学（Virginia Commonwealth University）的研究人员共同合作设计了一种开关，此开关可避开在使用表面等离子体激元或光耦自由电子云振荡过程中产生不利的吸光现象，从而将光线限制在纳米尺度下。

  普渡大学电气和计算机工程的“Bob与Anne Burnett杰出教授”Vladimir Shalaev说：“这背后的重要思路是从电子电路转到光子电路。从电子学到光子学，需要一些能将光限制在极小区域内的结构。而等离子体激元似乎就是解决方案。”

  即使等离子体激元能减小光线的尺寸，光子也会损失或被吸收，而不是在与等离子体激元相互作用时转移到计算机芯片的别的部分。

  在4月26日发表于《自然》（Nature）杂志上的一篇研究报告中，研究人员开发出了一种能够解决该问题的环形调制器（ring modulator）开关，该开关使用共振来控制光线是否与等离子体激元耦合。在开关接通未共振时，光线穿越硅波导管传达到达芯片的其他部分。当开关断开或处于共振时，光线与等离子体激元耦合并被吸收。

  普渡大学电气和计算机工程学院的研究生助理研究员Soham说：“当你有一个纯粹的等离子体激元装置时，光线可能是有损耗的，但在这样的一种情况下，它对我们来说是有益的，因为它可以在必要时减弱信号。这个想法使我们大家可以根据需要来控制信号的损失。”

  这种损失在开和关两种状态之间产生了对比，因此能更好地控制适合于处理信息位的光线方向。由于等离子体激元能使光限制在纳米级的芯片结构中，因此其“足迹”的影响区域较小，Shalaev说。

  普渡大学的研究人员计划让这种调制器与互补金属氧化物半导体晶体管完全兼容，为实现真正的混合光子和电子纳米电路的电脑芯片铺平了道路。

  “超级计算机已经包含电子和光学元件，能够非常快速地完成大规模计算，”普渡大学电气和计算机工程教授，专门从事等离子体激元材料的实验室负责人Alexandra Boltasseva说，“我们正在研究的内容很适合这种混合模式，所以我们不必等待计算机芯片全部升级为光子器件时才使用它。”