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實驗示意圖。圖片來源：物理學家組織網

美國俄勒岡州立大學和貝勒大學科學家在降低數(shù)據中心和超級計算機使用的光子芯片能耗方面取得了突破：他們開發(fā)出一種新型設備，控制光子芯片溫度變化所需的能量僅為目前能耗的百萬分之一，有望成為未來數(shù)據中心和超級計算機高速通信的骨干。相關論文刊登于最新一期《科學報告》雜志。

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

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

研究團隊指出，一個典型的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)百萬臺設備加起來，電量非常驚人。而且，隨著系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大，耗電量也會越來越多。

鑒于此，俄勒岡州立大學工程學院約翰·康利團隊研制出了一款新型設備，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。

康利強調稱，這種芯片“將構成未來數(shù)據中心和超級計算機的高速通信骨干”。這一方法將使數(shù)據中心在使用更少能源的同時變得更快、更強大，人們也能以更低能耗訪問由機器學習驅動的更強大的應用程序，如ChatGPT等。

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