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美國國家標準與技術研究院（NIST）科學家研制出一種新型光路芯片，僅有指甲大小，能夠產(chǎn)生彩虹般的各種顏色的激光。這種芯片處理光的方式與傳統(tǒng)芯片處理電子的方式類似，將能發(fā)出多種波長光的激光器集成于方寸之間，成為一種光的“集成電路”，有望為人工智能、量子計算和光學原子鐘等前沿技術注入新動力，相關論文發(fā)表于新一期《自然》雜志。

目前，高質量、緊湊高效的激光器往往只能發(fā)出少數(shù)幾種波長，例如半導體激光器擅長產(chǎn)生980納米的紅外光；而光學原子鐘和量子計算機等技術，需要繽紛多彩的光源，能產(chǎn)生這些色彩的傳統(tǒng)激光器卻體積龐大、價格高昂且耗電驚人。

此次研制的新型光子芯片，猶如一塊精巧的千層蛋糕。團隊以涂有二氧化硅（玻璃）和鈮酸鋰的標準硅片為基底——鈮酸鋰是一種非線性光學材料，能改變穿行其中的光的顏色。隨后，他們在上面添附金屬電極，通過施加電場，將一種顏色的光點化為另一種。團隊還構建了其他金屬與鈮酸鋰的接口，實現(xiàn)對芯片內光信號的快速開關與調控，這正是數(shù)據(jù)處理與高速路由的關鍵能力。而這塊“蛋糕”上最迷人的“糖霜”，是第二種非線性材料五氧化二鉭。它擁有一種“魔法”：吸入單一顏色的激光，可“吐出”多種顏色的彩虹。

通過將不同材料三維堆疊，團隊打造出一種能讓光在各層間高效流轉的光子芯片。每枚芯片內部都容納了上萬個光子回路，每個回路都能輸出一種獨一無二的色彩。

除了用于量子計算機與光學時鐘領域，這種光子芯片還能為專用芯片之間的信號傳輸架起高速通道，讓人工智能工具愈發(fā)強大高效。