在這個電子顯微鏡圖像中，一小塊名為GST（黃色部分）的相變材料出現(xiàn)在波導(dǎo)上。作為存儲單元，它可以通過波導(dǎo)發(fā)送光脈沖來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫

利用光而不是電在計算機(jī)存儲器和處理器之間傳輸數(shù)據(jù)會大幅提升計算機(jī)的速度和效能。但目前，光學(xué)信號還需要轉(zhuǎn)變成電信號，而數(shù)據(jù)的存儲也是以電子方式進(jìn)行的，比起時下處理器的速度相對要慢。

該技術(shù)的發(fā)明者表示，利用可重寫CD和DVD材料制成的新型“全光子”存儲器，是邁向更高效數(shù)據(jù)傳輸和存儲系統(tǒng)所需支持的一步。

此前，光子存儲器曾在芯片上演示過，但壽命很短，且需要持續(xù)的光的供應(yīng)才能維持運(yùn)轉(zhuǎn)。這是第一個封裝在芯片上的非易失性光學(xué)存儲器，意味著它不需要持續(xù)的能源供應(yīng)，因而可以像硬盤一樣提供長期存儲。

該技術(shù)依賴的是所謂的相變材料。光脈沖可以讓這種材料在兩種截然不同的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換：一種狀態(tài)是原子呈有序排列或晶態(tài)結(jié)構(gòu)，一種狀態(tài)是原子呈無序排列或非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。研究人員利用這種現(xiàn)象進(jìn)行信息讀寫。

基于自身的一種特性，該材料特別適于記憶存儲。研究人員表示，他們可以利用光讓這種材料處于混合狀態(tài)，比如10%的晶態(tài)和90%的非晶態(tài)，或20%的晶態(tài)和80%的非晶態(tài)，等等。

英國牛津大學(xué)（University of Oxford）材料科學(xué)教授、納米工程專家哈里什·巴斯卡蘭（Harish Bhaskaran）表示，記憶存儲材料擁有兩種以上狀態(tài)，意味著“你可以在同樣空間內(nèi)塞入更多信息”。巴斯卡蘭和德國明斯特大學(xué)（University of Münster）的沃爾弗拉姆·佩爾尼切（Wolfram Pernice）是該項(xiàng)研究項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。

短期來看，這種存儲技術(shù)可以用于提升數(shù)據(jù)中心的性能，并在云計算的基礎(chǔ)上擴(kuò)大各種應(yīng)用。多家大型計算公司正在開發(fā)新的系統(tǒng)，利用波導(dǎo)讓光在芯片上移動，或利用當(dāng)前電信行業(yè)普遍使用的光纜，將光從一個芯片轉(zhuǎn)移到另一個芯片。

巴斯卡蘭及其同事表示，這項(xiàng)新的存儲計劃與傳統(tǒng)的光學(xué)纖維以及波導(dǎo)計劃并不相悖。

要想實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，該技術(shù)還有很長的路要走。研究人員的測試結(jié)果顯示，目前它只能讀寫幾個比特的數(shù)據(jù)。這需要更多的研究和開發(fā)，以更好了解它的應(yīng)用方式或應(yīng)該應(yīng)用的方式。

巴斯卡蘭和佩爾尼切計劃探索的方向之一，是非傳統(tǒng)計算機(jī)體系機(jī)構(gòu)的設(shè)計，或許還包括模仿大腦處理信息的體系機(jī)構(gòu)，這有可能克服傳統(tǒng)電子計算機(jī)面臨的最重要的速度和效率限制問題。巴斯卡蘭表示，他們用于探求相變材料多種狀態(tài)的技術(shù)，同樣可以用來執(zhí)行基本的算術(shù)運(yùn)算，比如計數(shù)。

“如果你可以進(jìn)行順序計數(shù)，那么你就可以進(jìn)行計算。”他說。