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钙钛矿能成为光子计算的关键吗？
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从太阳能到光子学
钙钛矿是一种新型材料，因其在太阳能领域的潜力而受到越来越多的研究。半导体晶体在将光转化为电能方面的能力甚至比传统的硅基太阳能电池板更强。
来源: 艾洛克斯
这是改进太阳能电池板技术的一种可能方法，我们在“太阳能时代——人类的美好未来“现在看来，钙钛矿可能在另一个领域与硅竞争：计算。
随着传统硅处理器变得越来越小，业界正在寻找以不同方式执行计算的方法。其中一种考虑的方法是 光子学，其中光而不是电是执行计算的数据载体这样一来，计算就能以光速进行，减少传统电子计算所需的晶体管数量。
为此，提出的构建光子计算系统的方法包括 基于激光的硅纳米级操控 和 更好的光声转换系统.
大多数光子技术最初都集中在基于硅的解决方案上，因为这是迄今为止芯片制造行业最了解的材料。
尽管如此，钙钛矿这种以能够同时处理光和电而闻名的材料将成为光子计算的重要基础，这还是有道理的。
随意塑造钙钛矿晶体
这是华沙大学物理学院的研究人员与波兰、意大利、冰岛和澳大利亚的其他机构合作得出的结论。为了在钙钛矿基光子学方面取得更多进展，他们创造了一种精确“切割”钙钛矿晶体的方法。他们在一篇题为“预先设计的钙钛矿晶体波导，用于室温激子极化子凝聚和边缘激光“。
他们使用的材料是一种钙钛矿，称为 CsPbBr3（铯铅溴）。由于非线性光放大所需的能量很低，它在光学应用方面具有巨大的潜力。这意味着这种材料可以以极低的能量消耗放大和调制光，这是光子学相对于电子学的关键优势之一。
他们的方法成功地将 CsPbBr3 晶体制成任意形状，从简单的角到平滑的曲线。这在晶体学中通常很难实现。
此外，这些晶体可以在任何基底上生产，因此与现有的光子器件兼容。因此，虽然它们具有创新性，但它们并不需要开发全新的光子技术领域才能发挥作用。
他们是如何做到的
研究人员用来生长钙钛矿晶体的许多方法都源自半导体行业已知的方法。例如，他们使用严格控制的溶液浓度和生长温度，同时保持饱和溶剂蒸汽的气氛。
然后他们使用几乎原子级光滑的砷化镓模板 电子束光刻 和等离子蚀刻。砷化镓是一种众所周知的材料，尤其是 用于LED灯生产.
他们利用微流体方法，成功地在狭窄的聚合物模具中生长出晶体，并且该模具可以根据模板印上任何形状。
光子钙钛矿能做什么？
灯光功率控制
这些晶体还表现出强烈的非线性光学效应。非线性光学使我们能够在空间和时间上改变光束的颜色和形状，并产生人类有史以来最短的事件——所有这些现象对于光子计算都非常有用。
量子效应
钙钛矿晶体发出的光是由一种非常特殊的物质状态产生的，这种物质被称为 玻色-爱因斯坦冷凝物.
来源: 加州大学圣塔芭芭拉分校物理系
这5th 物质状态（除固体、气体、液体和等离子体外）中许多原子可以像波一样而不是普通物质。从这个意义上讲，这使得多个原子像通常只有亚原子粒子才能做到的那样行动，从而使量子效应在几乎宏观的尺度上可见。
这种钙钛矿晶体状态产生了 激子极化子凝聚态，玻色-爱因斯坦凝聚态的一个特定子类型。
因此，观察到的非线性效应可能与凝聚物内的相互作用有关。
由于钙钛矿结构的独特性质，凝聚物可以在晶体内长距离传播，并且发射的光可以通过气隙传播到相邻的结构。
能够随意创建和操纵这些玻色-爱因斯坦凝聚态，科学家可以以非常精确的方式发射和散射光。
这对于开发可靠、高性能的光子芯片将非常有用。
模拟以获得更好的预测
研究论文还解释了他们如何通过复杂的计算创建复杂形状的 3D 结构的模拟，以及它们对光子模式的影响并展示它们的图像如何形成。
“这一发现使得它们可用于紧凑的“片上”系统，可以处理经典和量子计算任务。
我们预测，我们的发现将为未来在单光子水平上运行的设备打开大门，将纳米激光器与波导和其他元素集成在单个芯片上。”
因此，未来的工作将能够预测对光子学和无电信号数据传输有用的光学效应。
未来的应用
光子量子计算机
在钙钛矿上利用这些发现的一个关键优势是这些晶体可以在室温下使用。
这一点非常重要，因为通常情况下，玻色-爱因斯坦凝聚态的效应只有在略高于绝对零度的温度下才能观察到。这显然使它们在任何“正常”计算中实用性和实用性大大降低。
这也可以融合 量子计算 和光子学，未来的计算机系统可能会同时使用这两种技术。
这包括非常先进的概念，例如非线性光子学，如波导、耦合器、分离器和调制器。
硅钙钛矿计算
这些新型微调钙钛矿晶体的另一个特点是它们与硅和砷化镓衬底兼容。因此它们可以轻松地与现有的硅和其他材料半导体技术相结合。
这可以大大缩小当前计算技术与光子学采用之间的差距，光子学首先可以得到开发和用于有限的应用，而不是首先需要一种全新类型的并行技术。
投资钙钛矿和光子学
由于太阳能和计算领域已有应用，钙钛矿和光子学已经可以进行投资，即使它们处于材料科学和计算创新的前沿。
您可以通过许多经纪人投资光子学公司，您可以在这里找到 证券网，我们推荐最好的经纪商 美国, 加拿大, 澳大利亚及 英国, 以及许多其他国家.
如果你对挑选特定的光子学公司不感兴趣，你也可以研究以下 ETF： 全球X云计算ETF（CLOU）, Defiance Quantum ETF（QTUM）或 ProShares 纳米技术 ETF (TINY) 这将为利用光子学产业提供更加多样化的机会。
您还可以阅读我们关于“十大非硅计算公司“。
光子学公司
1.捷普
捷普公司 (极限 +0.48% )
2023年底，英特尔决定将其光子业务剥离给半导体制造公司捷普（JBL）。
更准确地说，它收购了英特尔的硅光子收发器技术，该技术可以弥合硅上光信号和电信号之间的差距。
“英特尔的模块用于连接大型数据中心的以太网交换机，但随着对带宽的需求增加，该公司希望与交换机 ASIC 共同封装的硅光子学能够提供扩展未来数据中心网络所需的带宽密度。
捷普拥有极佳的实力来支持客户，帮助他们将创新技术融入数据中心，满足人工智能推动的电力和冷却方面日益增长的需求。”
这为公司的光子部门带来了额外的知识产权， 已经将基于光子的技术商业化:
- 光纤连接解决方案：主动对准、被动对准、单光纤、光纤阵列。
- 组装解决方案：拾取和放置，芯片键合，引线键合，倒装芯片，回流。
- 环氧树脂的应用和管理：选择、特性、分配。
- 封装解决方案：金盒、围坝填充、圆顶封装。
- 自由空间光学：透镜/透镜阵列、光束整形器、分束器、扩散器、波导。
Jabil 的业务多元化，包括汽车制造、医疗保健和包装、工业公司、5G 无线等领域，收入达数十亿美元。27.5 年总收入将达到 2024 亿美元。
考虑到该公司在生产光阵列的分光器、整形器等方面的现有作用，该公司可以从更好的光子技术中受益匪浅。
英特尔 IP 还可以帮助弥合硅与钙钛矿晶体发出的光之间的差距。
随着人工智能应用对芯片互连的需求不断增长，这可能是光子学的第一次重大突破，其作用是将（仍然）基于硅的计算与基于光子学的光网络连接起来。
2. II-VI Marlow/相干公司
Coherent，Inc。 (COHR +1.41% )
Coherent 是一家大型工业集团，拥有 26,000 多名员工，是激光技术的领导者，由先进材料 II-VI Marlow 与激光制造商 Coherent 合并而成。
该公司是激光、光学和光子学中使用的先进材料方面的专家，例如磷化铟、外延晶片和砷化镓。
它的增长很大程度上得益于过去十年的多次收购。
来源: 相干
该公司 29% 的收入来自激光，其余收入来自光纤、电子产品和仪器仪表等相关设备。
来源: 相干
该公司在热光伏等先进材料领域的存在（ 我们在之前的文章中讨论过)、碳化硅、激光器和电子产品使其受益于精密制造、增材制造（3D打印）、电气化和可再生能源增长等结构性趋势。
该公司最近将其碳化硅业务分拆为一个新实体，Coherent 公司持有其 75% 的股份，其余股份由其合作伙伴三菱电机（带来碳化硅功率 IP）和电装（带来其作为汽车电气化和功率半导体供应商的业务）各占一半。
