智能技術如何避免速度限制

查爾默斯技術大學的研究人員已經發現了在特殊的材料設計的幫助下光的可改變的速度有一個限制的原因所在。這一新的概念可以為下一代消費電子產品指明前進的方向，如智能手錶、屏幕和眼鏡。

速度限制不僅適用於交通。例如，在光交換中，光控制也存在局限性。查爾默斯技術大學的物理學家們現在明白了為什麼不可能把速度提高到一定的限度，並且知道在哪種情況下最好選擇不同的路線。

光和其他電磁波在幾乎所有現代電子產品中起著至關重要的作用，例如在我們的手機中。近年來，研究人員開發了人工光學材料，稱為光機超材料，克服了天然材料固有的局限性，以高精度控制光的特性。

例如，所謂的光開關用來改變光的顏色或強度。在網際網路業務中，這些開關可以在一秒鐘內接通和斷開1000億次。但除此之外，速度不能再進一步增加。這些獨特的特殊材料也受到了這一限制。

「研究人員希望通過進一步開發光機超材料來實現光學開關的越來越高的速度。我們現在知道為什麼這些材料無法在互聯網流量和移動通信網路中超越現有技術，」查爾默斯物理學系的納米光子學研究人員Sophie Viaene說。

上圖所示為查默斯研究者Sophie Viaene和Philippe Tassin最近在備受尊重的《物理評論快報Physical Review Letters》上發表了他們在納米光子學方面的研究成果。他們已經確定了在研究領域應該採取什麼方向。圖片來源不：查爾默斯技術大學。

為了找出為什麼有速度限制和它們的含義，Viaene走出了光學領域，並用她的博士論文中所謂的非線性動力學來分析這種現象。她得出的結論是，有必要選擇一條不同的路線來繞過極限，而不是同時控制整個表面，通過一次操縱一個粒子可以更有效地控制與光的相互作用。另一種解決問題的方法是讓特殊材料以恆定的速度保持恆定的運動，並測量這種運動的變化。

但是Viaene和她的導師Philippe Tassin副教授說速度限制對所有的應用都沒有問題。對於屏幕和各種類型的顯示器，無需改變高速光的特性。因此，這些特殊材料在這裡的使用潛力很大，因為它們薄且可以撓性。

他們的研究結果已經確定了研究人員應該在這一領域的研究方向，而這篇科學文章最近發表在備受關注的《物理評論快報Physical Review Letters》上。這條路現在面向未來更智能的手錶、屏幕和眼鏡。

「在我們看到關於光的應用中，開關速度的限制不是問題，因為我們的眼睛不會快速反應。我們發現，光機械超材料在開發互動式可視化技術的薄而靈活的器件方面具有巨大潛力，」查默斯物理系副教授Tassin說。

來源：https://phys.org/news/2018-06-smart-technology-gadgets-limits.html

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