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美國南加州大學(xué)研究團隊在《自然·光子學(xué)》（Nature Photonics）發(fā)表了一項突破性研究，成功研制出基于光學(xué)熱力學(xué)原理的首個自組織光學(xué)器件。該技術(shù)有望為面臨算力瓶頸的現(xiàn)代計算與通信系統(tǒng)提供新的解決方案。 在當(dāng)前技術(shù)背景下，電子芯片的集成度與運算速度逐漸接近物理極限。光學(xué)互聯(lián)技術(shù)因其高速度、低能耗的特性，成為產(chǎn)業(yè)界重點關(guān)注方向。然而，傳統(tǒng)光學(xué)路由系統(tǒng)依賴復(fù)雜控制電路，制約了系統(tǒng)性能的進一步提升。 南加州大學(xué)團隊提出的光學(xué)熱力學(xué)理論，將光的傳輸行為與熱力學(xué)平衡過程相類比。研究表明，光在特定設(shè)計的非線性系統(tǒng)中，會經(jīng)歷類似氣體膨脹與達(dá)到熱平衡的過程，最終自發(fā)匯聚至預(yù)定輸出通道。這一發(fā)現(xiàn)使得設(shè)計無需外部控制的光學(xué)路由器件成為可能。 與需要精確控制每個傳輸節(jié)點的傳統(tǒng)方案不同，新型器件利用系統(tǒng)內(nèi)在物理特性實現(xiàn)光的自組織路由。這種工作機制類似于自組織彈珠迷宮——無論初始位置如何，彈珠總能通過系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)抵達(dá)目標(biāo)位置。 該技術(shù)的潛在應(yīng)用范圍涵蓋高性能計算、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)及通信系統(tǒng)等多個領(lǐng)域。其自組織特性可顯著降低系統(tǒng)復(fù)雜度和能耗，同時提高信號傳輸效率。對于正在尋求突破算力與能效瓶頸的產(chǎn)業(yè)界而言，這一進展提供了新的技術(shù)路徑。 研究團隊指出，光學(xué)熱力學(xué)框架的建立，標(biāo)志著對非線性光學(xué)系統(tǒng)的理解取得了重要進展。未來，這一理論有望推動新一代光子器件的發(fā)展，為信息處理技術(shù)帶來根本性變革。 《賽特科技日報》網(wǎng)站（https://scitechdaily.com） |
