突破極限 PHz 級光電晶體 讓電腦速度提升百萬倍

在半導體技術的發展歷程中，運算速度的提升一直是追求的目標。然而，隨著晶體管尺寸的縮小，傳統電子元件的運算速度逐漸接近物理極限。近期，美國亞利桑那大學的科學家突破性地開發出全球首款常溫下可運行的拍赫茲（PHz）級光電晶體，為超高速運算開辟了新的可能性。

美國科學家開發出常溫 PHz 級光電晶體

亞利桑那大學的研究團隊在《自然通訊》（Nature Communications）期刊上發表了他們的最新研究成果，展示了一款可在常溫環境下運行的 PHz 級光電晶體。這項技術的核心在於利用超短光脈衝操控石墨烯中的電子，透過量子穿隧效應，使電子能夠近乎瞬時地繞過物理障礙。這種方式使得電子的運動速度達到前所未有的高頻率，達到拍赫茲級別。

傳統上，雷射照射石墨烯會產生正負電流相互抵消的現象，導致無法有效利用。然而，研究團隊的創新方法成功捕捉並追蹤到單個電子近乎瞬時的穿隧行為，克服了這一挑戰。他們使用了一種市售的石墨烯光電晶體，並加入一層矽來改裝，並且用一個以 638 阿秒速率開關的雷射，使這個電晶體能夠以 PHz 級速度運作。

這款新型電晶體無需在極端溫度或壓力條件下運作，具有非常大的商業化潛力。目前，研究團隊正在與亞利桑那大學的技術商業化辦公室 Tech Launch Arizona 合作，積極推動這項創新技術專利申請、市場推廣。他們的下一步目標是開發出與市售設備相容的 PHz 級電晶體，並期望能與產業夥伴攜手，將其整合到晶片中。

該研究有望讓電腦速度提升百萬倍

如果這項技術能夠實用化，將使電腦的運算速度提升至現今頂尖處理器的百萬倍以上。這一突破意味著，未來的電腦將能夠在極短的時間內完成複雜的計算任務，極大地提升計算效率。

目前，主流處理器的運算速度已接近物理極限，進一步提升運算速度變得越來越困難。然而，這項 PHz 級光電晶體技術的出現，為突破這一瓶頸提供了新的方向。

未來應用

如果這項技術能夠實用化，將對多個領域產生深遠的影響。在人工智能領域，超高速的運算能力將使得機器學習和深度學習的訓練速度大幅提升，從而加速人工智能的發展。在大數據處理方面，PHz 級的運算速度將使得海量數據的分析和處理變得更加高效。此外，這項技術還有望應用於量子計算、超高速通信等領域，推動科技的進一步發展。

美國亞利桑那大學的這項突破性研究，為超高速運算開辟了新的可能性。如果能夠將這項技術應用於實際產品中，將對科技產業產生深遠的影響。然而，將實驗室中的技術轉化為商業化產品仍面臨諸多挑戰，包括技術的穩定性、製程的可行性以及成本的控制等。未來，隨著研究的深入和技術的成熟，這項技術有望在不久的將來實現商業化，為人類帶來更加高效的運算能力。

Text by BusinessFocus Editorial

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