謝明電子工程與計算機科學的研究團隊取得了巨大進展，根據光子學中光熱力學的新興概念創建了第一個光學器件。他們的研究結果發表 自然光子學揭示了一種在學習系統中控制和糾正模式的全新方法（無需開關、外部控製或以數字命令運行的系統）。在此配置中，光不會強製到特定的路線；相反，它在基本熱力學行為的引導下在設備中自然移動。
從閥門到路由器再到燈光
路由的想法在工程學科中很常見。在力學中，它控制流體的位置。在電子領域，Wi-Fi 路由器或以太網交換機將數字信息發送到適當的輸入源到適當的輸出端口，確保所有信號到達目的地。然而，利用光實現類似的路由要復雜得多。傳統的光路由器基於連續不斷的網絡和電氣控制系統來改變路徑到路徑，這增加了複雜性層並限制了速度和性能。
南加州大學維特比工程學院的研究人員現在提出了完全不同的觀點。這個概念可以表示為一個自我組織的大理石迷宮。通常，一個人應該抬起障礙物並調整路徑來驅動大理石洞。在USC小組設備上，它是迷宮結構的，所以當你扔大理石時，它會自動扔到正確的目的地。光在該系統中以相同的方式發揮作用，遵循熱力學規則自行找到正確的路徑。
行業的潛在影響
這一發現的潛在應用超出了學術研究範圍。作為計算機科學和數據的現代傳輸，常規電子產品的局限性仍在繼續研究，最重要的公司（包括英偉達等芯片設計商）正在研究更快的替代方案和節能的替代方案。通過提供一種引導光信號的自然方法（自組織器），光學熱力學可以在這些努力中取得進展。除了芯片級通信之外，這一原理還可以影響電信、高性能計算機和安全信息傳輸等領域，為越來越強大的光學系統鋪平道路。
工作原理：熱力學混沌尺寸
非多遠程光學系統通常是混亂且難以控制的。它們重疊的光圖案對於實際用途的模型或設計來說非常具有挑戰性。然而，這種複雜性隱藏了尚未大量完成的豐富的物理行為。
南加州大學的研究人員注意到，在這些非線性環境中，光的作用類似於熱平衡，其中隨機碰撞產生穩定的能量分佈。基於這一觀點，他們發展了“光學熱力學”的理論框架，還有描述、壓縮、壓縮、壓縮、壓縮以及描述、壓縮、壓縮和相變。該模型提供了一種統一的方式來理解光的自然自動組織。
自己行走的裝置
群組展示 自然光子學 它標誌著第一款採用這一新理論設計的設備。該系統不是主動驅動信號，而是工程本身，光本身。
該原理直接受到熱力學的啟發。作為一種被稱為焦耳-湯姆遜熱平衡的氣體，在熱平衡達到熱平衡之前，USC器件的光經歷了兩個步驟的過程：首先是光學模擬膨脹，然後是熱平衡。結果是在指定的輸出通道中產生自主光子流 – 無需外部開關。
開啟新限額
通過成為混沌預測，光學熱力學打開了創建新型光子器件的大門，這些器件利用了光子器件，而不是對抗非線性系統的複雜性。 “除了焦點之外，這個領域還可以為燈光管理帶來新的願景。
史蒂文和凱瑟琳的工程系主任和克魯斯特大學的教授、南加州大學維特比德梅特里奧斯·克里斯托利德斯補充道。
