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nickler

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[交流] 电子与光子(已搜索,无重复)

从微观物理的角度考察：电子是费米子，带基本电荷，具有空间局域性。它可以是信息
的载体，也可以是能量的载体。作为信息载体时，可以通过金属导线或无线电波在自由空间
进行传递。电载信息的主要储存方式为磁储存。微电子技术发展了电子计算机，其信息处理
的速度受到了电子开关极限时间10-10 s的障碍，和大规模集成电路密集度水平以及并行技术
的制约。20世纪信息技术的进步已经充分挖掘并几乎穹尽了电子的潜力。虽然微电子技术的
进一步完善，尚可提高芯片信号运作的速度。有望把计算机运算速度再提高（用大规模并行
技术。）然而，电子本身的运动特性及其所产生的电磁场频率极限，制约了它在信息领域功
能的进一步发展。电子作为能量的载体时，高能电子束可以让物质改性，可以作为高温热加
工，但要求真空环境。并且，它的德布罗意波长极限使它难以胜任超精细的工作。

　　光子是玻色子，电中性，没有空间局域性而具有时间可逆性。它可以是信息的载体，也
可以是能量的载体。作为信息载体时，可以通过光纤（光缆）或自由空间进行传递，光载信
息的主要存储方式为光储存。光子技术将发展起光子计算机，其光子逻辑或智能运算的信息
处理速度将受到光子开关极限时间10-14s的障碍，和光子集成光路密集度水平以及并行技术
的制约。这些制约都远较电子技术所受制约宽松。光子作为能量的载体时（只有光子简并度
极高的激光束才能实现），高能激光束可以让物质改性，可以作高温热加工，甚至有望导致
核聚变。由于激光波长比电子波长短很多，因而可以胜任非常精细的工作。仅就信息属性而
言，光子技术较诸电子技术有着明显的优势：光子开关的速度极限较电子开关速度极限高出
4个量级以上，光子信息可以作高密通道交互传输及并行处理；光频载波要比微波频率高出4
个量级，可荷载信息量自然高得多；光束的实用调制方式较多，能够采用密集的波分复用技
术，频分复用技术以及时分复用技术。光子存储的平面密度不仅大大高于磁存储，而且还能
发展空间维、时间维、光谱维及体全息等存储方式。单体存储容量可望达到TB量级。这是磁
存储技术无法比拟的；光子集成包括器件集成和功能集成。光子集成度远比电子集成度高。
单量子点激光器可以做到0.1μm 。有人认为，光子技术将会在全光通讯和光子计算机上取
得突破：传码率为TB/ s量级的全光通信；仅非并行的单机“光脑“运算速度就可超过1012次
/秒。

　　由电子时代到光子时代的转移是渐变的。即使转移进入完成阶段，电子技术仍是不可或
缺的。只是那时的光子技术已处于核心地位而已。如果说，电子技术引起发生于20世纪的第
一次信息革命。那么光子技术必将在21世纪初叶掀起第二次信息革命。

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