a) 相场模拟所得的平面内极化Px随温度变化曲线，反映单斜晶体畸变程度。（插图）1K下外加磁场作用下的相场模拟极化矢量，展示晶格磁化率特性。b) 在入射角θ=0°和θ=45°条件下，输入基极化φ沿0°方向测得的二次谐波信号与温度关系曲线。c) 在θ=45°入射角及300、50、8 K条件下测得的二次谐波偏振测量结果，显示50 K及以上呈现四方4mm对称性，50 K以下呈现单斜m对称性。实线为理论拟合曲线。

宾州州立大学研究团队指出，对经典材料的创新改造有望推动量子计算发展，并提升现代数据中心的能源效率。

钛酸钡作为1941年发现的材料，以其在体相（三维）晶体中的强电光特性著称。这类电光材料如同电与光之间的桥梁，能将电子携带的信号转化为光子（光粒子）携带的信号。

然而尽管前景广阔，钛酸钡从未成为调制器、开关和传感器等电光器件的行业标准材料。取而代之的是铌酸锂——尽管其性能不及钛酸钡，但因更稳定且易于加工而占据主导地位。但宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程教授、发表于《先进材料》期刊的论文合著者文卡特·戈帕兰指出，通过将钛酸钡重塑为超薄应变薄膜，这一局面或将改变。

“在材料科学界，钛酸钡被誉为电光领域的冠军材料——至少在理论层面如此，”戈帕兰表示。“其块状单晶形态在室温下具有已知最大的电光特性值之一。但商业化进程始终未能突破。我们的研究证明：当以精确方式施加应变时，这种经典材料能实现前所未有的性能?！?/span>

戈帕兰强调，新材料将信号电子转化为信号光子的效率较低温环境提升十倍以上?；诔嫉缏返牧孔蛹际跣枰览档臀略诵校冻塘孔蛹扑慊涞男畔⒋湓蛐杞畔⒆庑藕拧耸笔椅绿跫碌拇?a class="link-system" href="/product/6915937056152182784.html" title="光纤" target="_blank">光纤技术便能构建真正的量子网络。

高效电光转换器在支撑人工智能到在线服务的数据中心同样大有可为。这类设施能耗巨大，其中大部分用于制冷，而光纤传输可有效缓解这一问题。由于光子是光的粒子，其传输信息时不会像电子在导线中运动那样产生热量，因此能效远高于传统方式。

“随着人工智能工具的加速普及，集成光子技术正日益受到大型数据中心企业的青睐，这些企业依赖该技术处理和传输海量数据，”研究合著者、宾夕法尼亚州立大学研究生研究助理艾登·罗斯表示。

“核心理念在于：我们能用光子而非电子在数据中心内传输信息，实现多信息流并行传输，同时无需担忧电子元件发热、维持中心冷却所需的庞大基础设施等问题。”

该团队将钛酸钡制成厚度约40纳米的薄膜，其厚度仅为人头发丝的数千分之一。通过在另一晶体上生长薄膜，研究人员迫使原子占据新位置，从而形成科学家所称的亚稳相——这是一种在块状晶体中自然界不存在的晶体结构。

戈帕兰指出：“亚稳相可能具备稳定相所不具备的特性。以钛酸钡为例，其稳定相在低温下会丧失大部分电光性能，这对需要超导量子比特的量子应用构成重大障碍。而我们创造的亚稳相不仅避免了性能衰减，还展现出非凡的响应特性?！?/span>

该研究的共同首席作者、材料科学与工程博士生阿尔伯特·苏恰瓦将这一概念比作停留在山坡上的球体。

“所谓亚稳相，是指晶体结构并非该材料所能达到的最低能态原子排列，”苏恰瓦解释道。

"自然界万物都趋向最低能态。想象山坡上的球体，它会自然滚落山脚。但若你将其托在掌心，便赋予了它新的静止状态——直到有人推你一把，使球脱手滚落山坡。亚稳态就像托住球体，它之所以存在，是因为我们对材料施加了某种作用，使其能够接受这种新结构——至少在受到干扰之前是如此。"

这项发现不仅能助力打造更节能的数据中心，还可能解决量子计算领域的一大难题：量子计算机间的数据传输。目前研究人员使用微波信号，但其衰减迅速，难以实现长距离数据传输。

“微波信号适用于芯片上的量子比特，但远距离传输效果极差，”苏切瓦解释道，“要实现从单台量子计算机到多计算机量子网络的连接，必须将信息转化为我们擅长远距离传输的光信号，例如光纤互联网使用的红外光?！?/span>

该研究的共同首席作者、材料科学与工程博士生桑卡尔帕·哈兹拉指出，这种应变钛酸钡薄膜技术可广泛应用于各类材料。

接下来，团队计划将研究范围扩展至钛酸钡之外。

戈帕兰解释道：“钛酸钡取得的成果，本质上是将新型材料设计理念应用于经典成熟材料体系的范例。如今我们更深入理解这种设计策略后，计划将其推广至其他研究较少的材料体系。我们非常乐观地认为，部分体系甚至能超越钛酸钡展现的卓越性能?！?/span>

• 

  偏振敏感隔离器

  型号：Polarization Sensitive Isolator

  厂家：Advanced Fiber Resources 光库科技

  概述：极化敏感隔离器，适用于高功率激光系统，提供优异的隔离性能和低插入损耗。

  查看详情