一種新的基于光學(xué)的通信工具可以像渦流一樣以快速的循環(huán)運(yùn)動(dòng)來傳輸數(shù)據(jù)。近日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)研究中所描述的這項(xiàng)光學(xué)進(jìn)展，可能成為下一代計(jì)算機(jī)的核心組成部分，用于滿足人類社會(huì)對(duì)信息共享的日益增長(zhǎng)的需求。它也可能會(huì)消除人們對(duì)摩爾定律失效的擔(dān)心——摩爾定律認(rèn)為研究人員會(huì)找到新的方法來持續(xù)地使計(jì)算機(jī)變得更小、更快、更便宜。

幾十年來，研究人員一直致力于把比以前更多的元件集成到硅基計(jì)算機(jī)芯片上。他們的成功解釋了為什么今天的智能手機(jī)擁有比20世紀(jì)80年代世界上最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)更高的計(jì)算能力，而那時(shí)候的超級(jí)計(jì)算機(jī)的造價(jià)換算成今天的貨幣的話，會(huì)達(dá)到數(shù)百萬美元之巨，而其尺寸與大文件柜差不多。

但研究人員正面臨著一個(gè)瓶頸，即現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)不能滿足社會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的需求。雖然各方的預(yù)測(cè)有所不同，但許多人認(rèn)為這很可能會(huì)在未來五年內(nèi)發(fā)生。研究人員正以多種方式解決這一問題，包括利用光來傳輸信息的光通信技術(shù)。光通信的例子很廣泛，從古老的燈塔到現(xiàn)代用來看電視和上網(wǎng)瀏覽的光纖光纜。

激光器是當(dāng)今光通信系統(tǒng)的核心部件。研究人員已經(jīng)以各種方式來操縱激光，最常見的方式是將不同的信號(hào)匯集進(jìn)一條線路中，以攜帶更多的信息。但是這些技術(shù)特別是波分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用也已經(jīng)達(dá)到了它們的極限。

布法羅大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)使用了另一種被稱為軌道角動(dòng)量的光操縱技術(shù)來推動(dòng)激光技術(shù)的進(jìn)步，該技術(shù)將激光放置在一個(gè)中心有渦流的螺旋圖案中。通常這樣的激光器對(duì)于應(yīng)用在目前的電腦上來說還是太大了，但是該團(tuán)隊(duì)成功地將渦旋激光器縮小到了與計(jì)算機(jī)芯片相比擬的程度。由于激光束沿著一個(gè)螺旋圖案?jìng)鞑?，信息被編碼成不同的渦旋曲線，因此它能比直線傳播的傳統(tǒng)激光器多攜帶十倍的信息量。

渦旋激光器只是所需的許多組件之一，要制造更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)中心，最終還需要先進(jìn)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)等才能繼續(xù)。