赌博游戏 光学计算机未来是否会替换电子计算机

基于光子晶体的光电路。（https://books.google.dk/books?hl=zh-CN&lr=&id=owhE36qiTP8C&oi=fnd&pg=PP2&dq=molding+flow+of+light&ots=6YgrrciVnJ&sig=jd_75Vn3jecS0zEZkA-UURshNhw&redir_esc=y#v=onepage&q=molding flow of light&f=false）
先上图，再慢慢讲。考验我看文献阅读量的时候到了，以下权当科普，很多都是自己个人观点和认识，欢迎大家指正。
光学计算机这是一个很大的题目，下面讲讲我的一些认识。
电子计算机到如今已经快触及到瓶颈了，过一段时间可能跟不上Moore定律了。究其原因是随着频率提高，电路散热、电路之间电磁耦合问题会变得很严重。随着处理信息需求的增加，频率肯定要往上升，现在基本处于GHz频段，再往升就到了THz频段，光频段。
电子计算机的基础在于电子，相对来说，在低频率赌博游戏，电子具有比较小的自由度，它表现得十分稳定。
光学计算机的基础在于光和电子，它们同等重要。毫无疑问，光本身就很复杂，然后还要考虑到它与电子的相互作用，这就更加复杂了。在光频段，电子与电磁波的作用跟微波频段不大一样，因为电子本身有谐振频率，大概就在光频段，对于低频来说，电子能很快跟上电磁波的振动，但是到了光频段，电子已经跟不上光的变化速度了。所以光频段的材料跟微波频段或者更低频段的材料，有着巨大的区别。
在微波频段，材料的特性比较稳定，比如金属（铝，铁等）基本可以当作完美导体，但是到了光频段，金属表现出很强的色散，比如，金的介电常数随频率变化，如下：
可以看出，金在光频段就不是完美导体了（完美导体可以认为是介电常数的虚部等于负无穷大），而是介电常数实部为负数，虚部也很大的一种介质。
另外在光频段，一般来说现在已发现的自然界物质磁导率都是为1的。（因为磁单极子现在都没人发现呀）。
所以说，到了光频段，可从自然界得到的材料表现的电磁特性，与微波频段有着非常大的区别。
然后我们要用这些材料来构建一个光电路，最终得到光脑。
利用这些材料，我们又可以进而发展出现在主流的几种光电路的基础：
第一是光子晶体：它的特点是，所使用的材料是基本的介电材料（比如硅），所以很容易用现有的技术加工。



二维光子晶体，蓝色柱体是介质材料（https://books.google.dk/books?hl=zh-CN&lr=&id=owhE36qiTP8C&oi=fnd&pg=PP2&dq=molding+flow+of+light&ots=6YgrrciVnJ&sig=jd_75Vn3jecS0zEZkA-UURshNhw&redir_esc=y#v=onepage&q=molding flow of light&f=false）。
第二是超材料：超材料可以通过设计微结构来得到宏观上的介电常数和磁导率。也就是说它给人们在材料上增加更多的选择，并且有些是自然界中得不到的。这就大大增强了，人们对电磁波的可操控性。




三维开口谐振环超材料。（J.B. Pendry, et al., Scientific American, 2006）
第三是表面等离子体：结构简单，在特定频率有很强的慢波效应，可以大大减小器件尺寸。



表面等离子体。光打在金属表面，光子会与电子相互作用，交换能量，在金属表面产生一个表面波（http://www.nature.com/scientificamerican/journal/v296/n4/full/scientificamerican0407-56.html）。
要构建一台光脑，我想应该至少要有下面这些东西：
波导：用于连接不同单元，交换信息。它可以转弯，分叉，且要保持很高的传输效率。
单向传输：光学二极管，三极管的基础，进而制作逻辑器件。
存储：把光子的速度降低，以至于可以存储下来。
波导
波导就是用来传导电磁波的，传统的光学波导有介质波导、光纤等，但是它在转弯或者分叉时效率并不高，所以需要发展新的波导。
光子晶体波导：就是在光子晶体中去掉一列单元结构，由于光子晶体有stopband，所以在stopband内的波只能被限制在这个line-defect内，即使波导弯曲或者分叉，它也能保持很高的传输特性。




弯曲波导





T型分叉



光子晶体做成的光纤
以上来源：https://books.google.dk/books?hl=zh-CN&lr=&id=owhE36qiTP8C&oi=fnd&pg=PP2&dq=molding+flow+of+light&ots=6YgrrciVnJ&sig=jd_75Vn3jecS0zEZkA-UURshNhw&redir_esc=y#v=onepage&q=molding flow of light&f=false。
表面等离子体：
表面等离子体也可以很有效的传输电磁波，并且有很强的慢波效应，可以大大减小器件尺寸。



石墨烯做成的波导。（Transformation Optics Using Graphene）



用金属薄膜做成的支持spoof spp材料，可用于太赫兹。（Conformal surface plasmons propagating on ultrathin and flexible films）
还有一些其他的原理，比如谐振腔的相互耦合也可以传输电磁波。
单向传输：
单向传输十分重要，这是制作光学二极管的基础。
单向传输一直是一个热点也是前沿问题，特别是近几年。常见的单向传输材料是给材料加一个静磁场或者采用旋光材料，破坏它的对称性。光学拓扑绝缘体也可以基这种方法得到。



旋磁光子晶体能够单向传输并且对一些缺陷免疫。（Phys. Rev. Lett. 100, 013905 (2008)）



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慢慢写。。。