而几乎同样多的普通数字、字母或字符晶体管都是由硅制成的 ， 通常不导电硅是半导体 ， 这意味着它既不是真正的半导体导体也不是绝缘体 ， 但晶体管在计算机内部是如何工作的呢？比如说 ， 你可以把几个晶体管开关放在一起 ， 形成一个逻辑门 ， 它可以比较多个输入电流并给出不同的输出 。 逻辑门让计算机使用一种称为布尔代数的数学技术做出简单的决定 ， 除非你热衷于设计并修改自己的逻辑门 ， 否则一般人是不会浪费时间去修改的 。
再回到我们刚才的话题 ， 晶体管和效率有千丝万缕的关系 。 大多数人都听说过摩尔定律和公理 ， 由英特尔联合创始人之一戈登·摩尔提出 。 该定律表明 ， 电子设备的速度和性能大约每两年翻一番 ， 事实上 ， 每年科技公司都会推出更新、更快、更智能、更好的设备依赖于我们能否继续无限期地缩小晶体管的尺寸 。 目前 ， 像英特尔这样的公司正在大规模生产直径为14纳米的晶体管 ， 仅比dna分子宽14倍 。 这一壮举要归功于硅 ， 硅的原子尺寸约为0.2纳米 ， 而今天的晶体管约有70个硅原子宽 ， 所以制造它们的可能性相当大 。
但是不可否认的事实是 ， 我们已经非常接近制造晶体管的极限 ， 因此我们如何继续从我们的设备中获得更高的性能 ， 这就是ibm研究光学电路的原因 ， 据了解 ， 该研究团队已经开发出一种可以取代电子晶体管的高能效光学开关 ， 简称光晶体管 。 在操作光子而非电子的新一代计算机中 ， 除了直接省电之外 ， 这种开关不需要冷却 ， 每秒运算速度达到100万亿次 ， 比当今顶尖的商用晶体管快100到1000倍 。
我们知道大多数现代电子晶体管需要比这种光学电路慢几十倍的时间处理问题 ， 除了性能问题外 ， 用于开关和使用单电子实现可比效率的开关的能量也要慢得多 。 相互竞争的节能电子晶体管也往往需要笨重的冷却设备 ， 这会消耗大量功率 ， 并将其计入运行成本 ， 因为要保证新开关在室温下方便地工作 。
而光晶体管似乎不存在这些问题 ， 不仅如此 ， 光晶体管开关可以作为一个组件 ， 通过以光信号的形式在设备之间传输数据来连接设备 。 它还可以作为一个放大器 ， 将入射激光束的强度提高高达23000倍！那么光晶体管如何工作呢？
【CPU|突破摩尔定律界限？光速CPU每秒运算百万亿次！关键是能量产吗？】该设备依靠两个激光器将其状态设置为零或一 ， 并在两个之间切换一束非常弱的控制激光束用于打开或关闭另一束更亮的激光束 ， 控制光束中只需要几个光子 ， 这就是为什么该设备如此高效 ， 因为光速是宇宙中最快的速度 。 开关发生在一个微腔内部 ， 该微腔是一个35纳米薄的有机半导体聚合物 ， 夹在高反射无机结构之间 ， 以这种方式构建的微腔可以保持当光子与空腔材料中的束缚电子-空穴对或出射子强烈耦合时 ， 入射光被尽可能长时间地困在空腔材料中 ， 以利于其与空腔材料的耦合 。
当两种激光中较亮的泵浦激光照射在开关上时 ， 这会产生短寿命的激子极化子——一种准粒子 ， 并且处于开关操作的核心 ， 这会在准确的位置产生数千个相同的准粒子 ， 形成所谓的玻色-爱因斯坦凝聚体 ， 玻色–爱因斯坦凝聚是玻色子原子在冷却到接近绝对零度所呈现出的一种气态的、超流性的物质状态（物态） 。
紧接着 ， 这些粒子会对器件的零逻辑状态和一逻辑状态进行编码 ， 以便在器件的两个能级之间切换 。 研究团队在泵浦激光脉冲到达前不久使用控制激光脉冲对凝聚体进行播种 ， 从而刺激能量转换 。 通过泵浦激光增加冷凝液中准粒子的数量 ， 其中的大量粒子对应于设备的一种状态 。 研究人员进行了几次调整 ， 以确保低功耗 。
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