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實(shí)驗(yàn)示意圖。圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)和貝勒大學(xué)科學(xué)家在降低數(shù)據(jù)中心和超級(jí)計(jì)算機(jī)使用的光子芯片能耗方面取得了突破：他們開發(fā)出一種新型設(shè)備，控制光子芯片溫度變化所需的能量?jī)H為目前能耗的百萬分之一，有望成為未來數(shù)據(jù)中心和超級(jí)計(jì)算機(jī)高速通信的骨干。相關(guān)論文刊登于最新一期《科學(xué)報(bào)告》雜志。

數(shù)據(jù)中心能存儲(chǔ)、處理和傳播數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序。美國(guó)能源部的數(shù)據(jù)顯示，同等面積數(shù)據(jù)中心的能耗是普通辦公樓的50倍，數(shù)據(jù)中心總用電量約占美國(guó)用電總量的2%。而且，隨著數(shù)據(jù)量的飆升，數(shù)據(jù)中心的數(shù)量也與日俱增。

光子芯片內(nèi)的電路使用光子而非像傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片那樣使用電子。光子以光速移動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)極快速、高效的數(shù)據(jù)傳輸，但需要大量能量來保持其溫度穩(wěn)定和高性能。目前光子學(xué)行業(yè)完全依賴“熱加熱器”來微調(diào)高速電光設(shè)備的工作波長(zhǎng)并優(yōu)化其性能，每臺(tái)此類熱加熱器消耗幾毫瓦的電力。

研究團(tuán)隊(duì)指出，一個(gè)典型的LED燈泡的功率為6到10瓦，幾毫瓦聽起來可能不算多，但數(shù)百萬臺(tái)設(shè)備加起來，電量非常驚人。而且，隨著系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，耗電量也會(huì)越來越多。

鑒于此，俄勒岡州立大學(xué)工程學(xué)院約翰·康利團(tuán)隊(duì)研制出了一款新型設(shè)備，可通過門極電壓控制光子芯片的溫度變化，這意味著幾乎可不使用電流，將控制光子芯片溫度變化所需的能量降低為原來的百萬分之一。

康利強(qiáng)調(diào)稱，這種芯片“將構(gòu)成未來數(shù)據(jù)中心和超級(jí)計(jì)算機(jī)的高速通信骨干”。這一方法將使數(shù)據(jù)中心在使用更少能源的同時(shí)變得更快、更強(qiáng)大，人們也能以更低能耗訪問由機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的更強(qiáng)大的應(yīng)用程序，如ChatGPT等。

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