马里兰大学(UMD)研究人员领导的一项研究显示，先进的信息处理技术为数百万人提供了更环保的电信和强大的数据安全性。

一种可以使用少量光处理信息的新设备可以实现节能和安全的通信。由UMD材料科学与工程系(MSE)助理教授YouZhou领导的研究工作，与美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室的研究人员合作，今天发表在《自然光子学》杂志上。

光开关是负责通过电话信号发送信息的设备，依靠光作为传输介质，依靠电作为处理工具，需要一组额外的能量来解释数据。周设计的一种新替代方案仅使用光来为整个传输提供动力，这可以提高电信和计算平台的速度和能源效率。

该技术的早期测试显示出显着的能源改进。传统的光开关需要10到100飞焦耳才能实现通信传输，而周的设备消耗的能量少了一百倍，仅为十分之一到一飞焦耳。通过一种被称为“非线性响应”的材料特性，构建了一个能够使用少量光进行信息处理的原型，这为他的研究小组的新机会铺平了道路。

“实现强非线性是出乎意料的，这开辟了一个我们以前没有探索过的新方向：量子通信，”周说。

为了建造该设备，周使用了功能纳米材料中心(CFN)的量子材料压机(QPress)，这是美国能源部布鲁克海文实验室科学办公室的用户设施，为开展开放研究的科学家提供免费使用世界一流设备的机会。QPress是一种自动化工具，用于合成层薄如单个原子的量子材料。

“我们已经与周的团队合作多年。他们是我们QPress模块的最早采用者之一，其中包括去角质器、编目器和堆叠器，”电子纳米材料组的研究员、合著者SujiPark说道。在CFN。

“具体来说，我们根据他们的要求提供了高质量的剥离薄片，并且我们密切合作，优化了他们材料的剥离条件。这种合作关系显着增强了他们的样品制造工艺。”

接下来，周的研究团队的目标是将能源效率提高到最小的电磁能，这是实现所谓的量子通信的主要挑战，量子通信为数据安全提供了一种有前途的替代方案。

随着网络攻击的增加，建立复杂的黑客保护措施引起了科学界的兴趣。根据Statista最近的一份报告，通过传统通信渠道传输的数据可以在不留痕迹的情况下被读取和复制，这导致去年3.5亿用户遭受了数千次数据泄露。

另一方面，量子通信提供了一种有前途的替代方案，因为它们使用光对信息进行编码，而如果不改变其量子态，就无法拦截光。周改善材料非线性的方法距离实现这些技术又近了一步。