实验示意图。图片来源：物理学家组织网

科技日报记者 刘霞

美国俄勒冈州立大学和贝勒大学科学家在降低数据中心和超级计算机使用的光子芯片能耗方面取得了突破：他们开发出一种新型设备，控制光子芯片温度变化所需的能量仅为目前能耗的百万分之一，有望成为未来数据中心和超级计算机高速通信的骨干。相关论文刊登于最新一期《科学报告》杂志。

数据中心能存储、处理和传播数据和应用程序。美国能源部的数据显示，同等面积数据中心的能耗是普通办公楼的50倍，数据中心总用电量约占美国用电总量的2%。而且，随着数据量的飙升，数据中心的数量也与日俱增。

光子芯片内的电路使用光子而非像传统计算机芯片那样使用电子。光子以光速移动，能实现极快速、高效的数据传输，但需要大量能量来保持其温度稳定和高性能。目前光子学行业完全依赖“热加热器”来微调高速电光设备的工作波长并优化其性能，每台此类热加热器消耗几毫瓦的电力。

研究团队指出，一个典型的LED灯泡的功率为6到10瓦，几毫瓦听起来可能不算多，但数百万台设备加起来，电量非常惊人。而且，随着系统的规模不断扩大，耗电量也会越来越多。

鉴于此，俄勒冈州立大学工程学院约翰·康利团队研制出了一款新型设备，可通过门极电压控制光子芯片的温度变化，这意味着几乎可不使用电流，将控制光子芯片温度变化所需的能量降低为原来的百万分之一。

康利强调称，这种芯片“将构成未来数据中心和超级计算机的高速通信骨干”。这一方法将使数据中心在使用更少能源的同时变得更快、更强大，人们也能以更低能耗访问由机器学习驱动的更强大的应用程序，如ChatGPT等。