在过去的四十年里，电子行业一直受到所谓的推动摩尔定律，这不是一条定律，而是一条公理或观察结果。
实际上，它表明电子设备的速度和功能大约每两年就会翻一番。事实上，科技公司每年都会推出新的、更快、更智能、更好的小工具。
具体来说，摩尔定律，正如英特尔联合创始人戈登摩尔所阐述的那样，“芯片中集成的晶体管数量将大约每 24 个月翻一番”。
晶体管，即微型电气开关，是驱动我们能想到的所有电子产品的基本单元。当它们变小时，它们也速度更快，耗电量更少来操作。
在科技界，21 世纪最大的问题之一是：我们能将晶体管制造到多小？
如果它们的尺寸受到限制，我们可能会达到无法再继续制造更小、更强大、更高效的设备的地步。
这是一个拥有超过2000亿美元仅在美国的年收入。可能会停止生长吗？
接近极限
目前Intel等公司正在量产晶体管14纳米宽– 仅宽 14 倍DNA分子。
它们是由硅制成的，第二丰富的物质在我们的星球上。硅的原子尺寸为约0.2纳米。
今天的晶体管大约有 70 个硅原子宽，因此将它们做得更小的可能性本身正在缩小。
我们已经非常接近制造晶体管的极限。
目前，晶体管使用电信号（电子从一个地方移动到另一个地方）进行通信。但如果我们可以使用由光子组成的光而不是电，我们就可以制造出更快的晶体管。
我的工作是寻找将基于光的处理与现有芯片集成的方法，这是这项新生工作的一部分。
将光放入芯片内
一个晶体管由三个部分组成;将它们视为数码相机的一部分。
首先，信息进入镜头，类似于晶体管的源。然后它通过从图像传感器到相机内部电线的通道。
最后，信息存储在相机的存储卡上，该存储卡被称为晶体管的“漏极”——信息最终存放在此处。
现在，所有这一切都是通过移动电子来实现的。为了替代光作为介质，我们实际上需要移动光子。
电子和光子等亚原子粒子以波动方式传播，即使沿一个方向移动，也会上下振动。每个波的长度取决于它所经过的区域。
在硅中，光子最有效的波长是1.3微米。这是非常小的——一根人的头发直径约100微米。
但硅中的电子甚至更小——具有波长缩短 50 至 1,000 倍比光子。
这意味着处理光子的设备需要比我们今天拥有的电子处理设备更大。因此，这似乎会迫使我们制造更大的晶体管，而不是更小的晶体管。
然而，出于两个原因，我们可以保持芯片相同的尺寸并提供更多的处理能力，在提供相同的能力的同时缩小芯片，或者可能两者兼而有之。
首先，一个光子芯片只需几个光源，产生光子，然后可以用非常小的透镜和镜子将其引导到芯片周围。
其次，光比电子快得多。平均而言，光子可以传播约快 20 倍比芯片中的电子。
这意味着计算机的速度将提高 20 倍，而使用当前技术大约需要 15 年才能实现这一速度提升。
科学家们已经证明光子芯片的进展最近几年。一个关键的挑战是确保新的光芯片能够与所有现有的电子芯片一起工作。
如果我们能够弄清楚如何做到这一点，甚至使用基于光的晶体管来增强电子晶体管，我们就可以看到性能的显着提高。
我什么时候可以获得基于灯光的笔记本电脑或智能手机？
在第一款消费设备进入市场之前，我们还有很长的路要走，而且进展需要时间。
第一个晶体管于 1907 年使用真空管制成，通常高 1 到 6 英寸（平均 100 毫米）。
到 1947 年，当前类型的晶体管（现在直径仅为 14 纳米）被发明，并且40微米长（比现在的长约3000倍）。
1971 年，第一个商用微处理器（任何电子产品的动力源）问世大1,000倍比今天发布时还要多。
电子行业中的大量研究工作和随之而来的演变在光子行业才刚刚开始。因此，当前的电子器件可以执行比当前最好的光子器件复杂得多的任务。
但随着研究的进展，光的能力将赶上并最终超越电子的速度。无论实现这一目标需要多长时间，光子学的未来都是光明的。
