近年來，隨著我們達到當前計算機技術(shù)的性能極限，研究人員在摩爾定律方面遇到了困難。在過去的十五年里，IBM 表示單處理器內(nèi)核的時鐘頻率已經(jīng)停滯在幾千兆赫茲，并且無法再推動摩爾定律的界限，而摩爾定律與芯片上的晶體管數(shù)量有關(guān)。

計算領(lǐng)域的下一個重大突破將是光電路。研究人員最近設法有效地引導可見光通過硅線，這是更快、更高效集成電路的一個重要里程碑。 IBM 表示，低損耗硅波導可以為依賴可見光的應用提供新的光子芯片設計。硅波導還可以導致電信中使用的更高效的激光器和調(diào)制器。

光路使用光而不是電子來編碼信息。IBM 于 2019 年與斯科爾科沃科學技術(shù)研究所合作制造了一個超快的全光晶體管。該晶體管在室溫下工作，IBM 的最新工作建立在過去的研究基礎上。硅波導可用于以最小的損耗連接在它們之間傳輸光的那種類型的晶體管。

將光路的晶體管與硅波導連接起來的能力對于緊湊且高度集成的芯片至關(guān)重要。IBM 表示，如果波導由硅制成，那么集成其他組件(包括電極)也更容易，硅是一種廉價且豐富的材料，也是一種出色的半導體。

IBM 確實面臨挑戰(zhàn)，因為硅可以吸收可見光。為了解決這個問題，IBM 使用了一種稱為高對比度光柵的納米結(jié)構(gòu)，由排列成一排的納米級柱組成，以防止光線逸出。這些柱子的直徑為 150 納米，并且間隔開，因此穿過它們的光會與穿過它們之間的光產(chǎn)生破壞性干擾。這可以防止任何光通過光柵泄漏，并且大部分光會在波導內(nèi)部反射回。IBM 下一步計劃設計將光從波導耦合到其他組件。