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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。

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

光子芯片內的電路使用光子而非像傳統計算機芯片那樣使用電子。光子以光速移動，能實現極快速、高效的數據傳輸，但需要大量能量來保持其溫度穩定和高性能。目前光子學行業完全依賴“熱加熱器”來微調高速電光設備的工作波長并優化其性能，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，但數百萬臺設備加起來，電量非常驚人。而且，隨著系統的規模不斷擴大，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“將構成未來數據中心和超級計算機的高速通信骨干”。這一方法將使數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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