“我们惊讶地发现我们的纳米晶体具有平行生命。”
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纳米晶体可以在发光和黑暗之间快速切换，足以用于计算。最初演示中使用的一些成分可能会阻碍广泛应用，但随着处理需求的猛增，这些发现在通往低能耗 IT 的漫长道路上取得了重大进展。
去年安装的太阳能发电量如此之大，以至于一些专家预计世界化石燃料的消耗量可能已经达到顶峰。不同意这一评价的人指出能源消耗上升，特别是对于人工智能和加密货币挖掘。一些研究人员希望找到更节能的方法来进行这两种能源消耗者所依赖的计算，而不是简单地观察可再生能源是否能够超越快速增长的需求。
这场竞赛的新进入者是掺杂纳米晶体，其光态和暗态可以代表信息存储的“1”和“0”。纳米晶体属于一类被称为光学双稳态的材料。也就是说，根据之前的曝光，它们在光发射、反射或透射方面可以处于两种状态之一，并且除非发生变化，否则任何一种状态都会维持很长一段时间。之前的光学双稳态示例存在严重缺陷，例如依赖于温度变化，这使得很难防止邻居之间的干扰。
俄勒冈州立大学的 Artiom Skripka 博士在一份报告中表示：“通常情况下，发光材料在被激光激发时会发光，而在未被激光激发时则保持黑暗。”陈述。 “相比之下，我们惊讶地发现我们的纳米晶体具有平行的生命。在某些条件下，它们表现出一种奇特的行为：在完全相同的激光激发波长和功率下，它们可以是亮的，也可以是暗的。”
如本研究所示，光学双稳态晶体如何使用高于或低于一定水平的激光照明写入或擦除信息的示意图。
图片来源：Artiom Skripka，俄勒冈州立大学理学院
暴露在高于一定功率的激光下，其中一个晶体会发光，当照度低于较弱的阈值时，它们会关闭，但中间有一个很大的区域，可以保持之前的状态。
“如果晶体一开始是暗的，我们需要更高的激光功率来打开它们并观察发射，但是一旦它们发射，我们就可以在比最初打开它们所需的激光功率更低的激光功率下观察它们的发射，”斯克里普卡继续说道。 “这就像骑自行车一样——要让它行驶，你必须用力踩踏板，但一旦它开始运动，你就需要更少的努力来保持它的前进。而且它们的发光可以突然打开和关闭，就像按下按钮一样。”
在计算中用光子取代电子，几十年来一直是一个重要的研究领域。潜在的好处是巨大的，首先是光传播速度大大加快。
然而，事实证明，使其在实践中发挥作用非常困难。这些晶体可能提供重要的成分。
“将光子材料与固有光学双稳态相结合可能意味着更快、更高效的数据处理器，从而增强机器学习算法和数据分析，”斯克里普卡指出。 “这也可能意味着电信、医学成像和环境传感等领域使用的更高效的光基设备。”
Skripka 及其同事展示的晶体具有分子式为 KPb 的矩阵2氯5，这可能会提醒某些人注意一个潜在问题。社会终于受够了尽可能地尝试替代金属，而不是寻找新的应用。在运行的计算机中，晶体不应该成为问题，但它们的存在可能会使旧机器的处理成为问题。
此外，这些晶体在掺杂之前不会发光。3+离子。钕是目前引起地缘政治紧张的所谓“稀土”之一，因为其矿石的加工过程是由中国主导， 哪个有些人担心可能会切断其认为敌对国家的准入。
该实验是在冷却至近 -200 °C (-328 °F) 的晶体上进行的，这也带来了一些明显的实际问题。
斯克里普卡说：“在我们的发现应用于实际应用之前，需要进行更多研究来解决可扩展性和与现有技术集成等挑战。”
这些缺点可能会被认为值得节省能源。理想情况下，现在我们知道光学双稳态在比以前更有吸引力的情况下是可能的，进一步的研究有望找到更好的方法来完成同样的事情。
该研究发表于自然光子学。
