计算机处理器是解释和执行指令的功能单元，也称为中央处理器或cpu，它是计算机的中枢神经系统，与处理器和内存周围被称为外设的设备形成对比，如键盘、显示器、磁盘、磁带机等都是外设。每一种处理器都有一套独特的操作命令，可称为处理器的指令集，如存储、调入等之类都是操作命令。计算机的设计者喜欢将计算机称为机器，因此，指令集有时也称为机器指令，编写这些指令的二进制语言也叫机器语言。中央处理器(英文Central Processing Unit，CPU)是一台计算机的运算核心和控制核心。

逻辑门(Logic Gates)是在集成电路(Integrated Circuit)上的基本组件。简单的逻辑门可由晶体管组成。这些晶体管的组合可以使代表两种信号的高低电平在通过它们之后产生高电平或者低电平的信号。高、低电平可以分别代表逻辑上的“真”与“假”或二进制当中的1和0，从而实现逻辑运算。

逻辑门又称“数字逻辑电路基本单元”。执行“或”、“与”、“非”、“或非”、“与非”等逻辑运算的电路。任何复杂的逻辑电路都可由这些逻辑门组成。广泛用于计算机、通信、控制和数字化仪表。通过控制高、低电平(分别代表逻辑上的“真”与“假”或二进制当中的“1”和“0”)，从而实现逻辑运算。

【资料图】

逻辑门是计算机处理器的基本组成部分。传统的逻辑门是电子的——它们通过围绕电子移动来工作——但科学家们一直在开发基于光的光学逻辑门，以满足下一代计算的数据处理和传输需求。

光逻辑门是实现高速光分组交换、全光地址识别、数据编码、奇偶校验、信号再生、光计算和未来高速大容量全光信号处理的关键器件，同时，光逻辑门的发展是实现电计算向光计算跨越的桥梁，可以突破“电子瓶颈”的限制，提高网络容量，实现全光3R再生。

在未来的全光网络中，光交换、光计算和光传输是实现全光信号处理的核心单元，而它们都要以全光逻辑门为基础工作。光交换可以分为光线路交换、光突发交换和光分组交换，光逻辑门是实现光交换系统的核心器件和决定网络性能的关键因素，光交换技术的最终发展趋势是光控光交换，因此，实现光分组交换的关键是开发高速光逻辑门器件。光逻辑门还可以实现全光信号提取、全光地址识别和全光复用/解复用等。因此，在未来的全光高速通信网络和新一代光计算机中将有着巨大的应用潜力。国内外均对此展开了广泛深入的研究。半导体光放大器以其体积小、易于集成、光谱性能好、工作波长范围宽、响应时间短以及良好的非线性特性等优点，成为各种全光逻辑门中的主要功能器件。

光逻辑门是实现高速光分组交换、全光地址识别、数据编码、奇偶校验、信号再生、光计算和未来高速大容量全光信号处理的关键器件，同时，光逻辑门的发展是实现电计算向光计算跨越的桥梁，可以突破“电子瓶颈”的限制，提高网络容量，实现全光3R再生。

阿尔托大学研究人员开发的新型光学手性逻辑门的运行速度比现有技术快约一百万倍，可提供超快的处理速度。

新方法使用圆偏振光作为输入信号。逻辑门由对圆偏振光束的旋向性敏感的晶体材料制成——也就是说，晶体发出的光取决于输入光束的旋向性。这是一种逻辑门 (XNOR) 的基本构建块，其余类型的逻辑门是通过添加滤波器或其他光学组件构建的。

该团队还表明，单个设备可以包含所有同时并行运行的手性逻辑门。这是对现有逻辑门的重大进步，现有逻辑门一次只能执行一个逻辑操作。同时并行逻辑门可用于构建复杂的多功能逻辑电路。

最后，该团队证明手性逻辑门可以通过电子方式控制和配置，这是混合电/光计算的必要步骤。

该篇论文发表在《科学进展》杂志上。

关键词： 分组交换 逻辑运算 逻辑电路