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科技日报记者 张梦然

漫威的人气角色蚁人如何从他小小的身体中产生如此强大的能量？秘密在于他衣服上的晶体管可放大微弱信号进行处理。但以传统方式放大电信号的晶体管会损失热能并限制信号传输速度，从而降低性能。韩国浦项科技大学与俄罗斯圣彼得堡国立信息技术、机械学与光学研究型大学共同开发出一种纳米激子晶体管，该晶体管使用基于异质结构的半导体中的层内和层间激子，克服了现有晶体管的局限性。该研究最近发表在国际纳米研究领域权威期刊《ACS Nano》杂志上。

图片来源：浦项科技大学

激子负责半导体材料的发光，由于光和材料在电中性状态下的自由转换，激子是开发下一代发热少的发光元件和量子信息技术光源的关键。

半导体异质双层是两种不同半导体单层的叠层，其中有两种激子：水平方向的层内激子和垂直方向的层间激子。

两个激子发出的光信号具有不同的光强、持续时间和相干时间。这意味着对两个光信号的选择性控制可实现两位激子晶体管的开发。然而，要在纳米尺度空间中控制层内和层间激子，存在巨大挑战。

该团队在之前的研究中提出了通过用纳米级尖端压制半导体材料来控制纳米级空间中激子的技术。这一次，韩俄团队有史以来首次根据尖端的偏振光，远程控制激子的密度和发光效率，且无需直接接触激子。这种结合了光子纳米腔和空间光调制器的方法最显著的优点是：能够可逆地控制激子，最大限度地减少对半导体材料的物理损伤。此外，使用光的纳米激子晶体管可帮助以光速处理大量数据，同时最大限度地减少热能损失。

随着人工智能在越来越多领域加大应用，收集和处理的信息量也在不断增加。这项研究提出一种适合数据爆炸时代的新数据处理策略。团队亦表示，纳米激子晶体管有望在实现光学计算机方面发挥不可或缺的作用，助力人类处理由人工智能技术驱动的海量数据。

总编辑圈点：

当电子吸收光子并跃迁到更高的能级时，激子就产生了。激子是开发下一代低热量发光元件和量子信息技术光源的关键。本文中，韩国和俄罗斯的团队共同开发出一种纳米激子晶体管，能够可逆地控制激子，且这种晶体管可以快速处理大量数据。在数据爆炸时代，对电子器件数据处理能力的期待已经越来越高。我们熟悉的人工智能，更是需要大量数据“喂养”“训练”，才能真正为人类提供帮助。纳米激子晶体管或将成为构建新一代光学计算机的关键。