光子是電磁波,電子是實(shí)物粒子與電磁波是兩回事
電子與光子這兩種粒子的根本區(qū)別——光子沒有自旋,電子有自旋.
電子與正電子相遇時(shí)將湮滅而轉(zhuǎn)化為光子,即轉(zhuǎn)化為電磁場;反之,在核場中光子的能量足夠大時(shí),光子也可以轉(zhuǎn)化為正負(fù)電子對.電子與正電子都是實(shí)物,而光子卻是電磁場,即真空.
從微觀物理的角度考察:電子是費(fèi)米子,帶基本電荷,具有空間局域性.它可以是信息的載體,也可以是能量的載體.作為信息載體時(shí),可以通過金屬導(dǎo)線或無線電波在自由空間進(jìn)行傳遞.電載信息的主要儲(chǔ)存方式為磁儲(chǔ)存.微電子技術(shù)發(fā)展了電子計(jì)算機(jī),其信息處理的速度受到了電子開關(guān)極限時(shí)間10-10 s的障礙,和大規(guī)模集成電路密集度水平以及并行技術(shù)的制約.20世紀(jì)信息技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)充分挖掘并幾乎穹盡了電子的潛力.雖然微電子技術(shù)的進(jìn)一步完善,尚可提高芯片信號(hào)運(yùn)作的速度.有望把計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度再提高(用大規(guī)模并行
技術(shù).)然而,電子本身的運(yùn)動(dòng)特性及其所產(chǎn)生的電磁場頻率極限,制約了它在信息領(lǐng)域功能的進(jìn)一步發(fā)展.電子作為能量的載體時(shí),高能電子束可以讓物質(zhì)改性,可以作為高溫?zé)峒庸?但要求真空環(huán)境.并且,它的德布羅意波長極限使它難以勝任超精細(xì)的工作.
光子是玻色子,電中性,沒有空間局域性而具有時(shí)間可逆性.它可以是信息的載體,也可以是能量的載體.作為信息載體時(shí),可以通過光纖(光纜)或自由空間進(jìn)行傳遞,光載信息的主要存儲(chǔ)方式為光儲(chǔ)存.光子技術(shù)將發(fā)展起光子計(jì)算機(jī),其光子邏輯或智能運(yùn)算的信息處理速度將受到光子開關(guān)極限時(shí)間10-14s的障礙,和光子集成光路密集度水平以及并行技術(shù)的制約.這些制約都遠(yuǎn)較電子技術(shù)所受制約寬松.光子作為能量的載體時(shí)(只有光子簡并度極高的激光束才能實(shí)現(xiàn)),高能激光束可以讓物質(zhì)改性,可以作高溫?zé)峒庸?甚至有望導(dǎo)致核聚變.由于激光波長比電子波長短很多,因而可以勝任非常精細(xì)的工作.僅就信息屬性而言,光子技術(shù)較諸電子技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢:光子開關(guān)的速度極限較電子開關(guān)速度極限高出4個(gè)量級(jí)以上,光子信息可以作高密通道交互傳輸及并行處理;光頻載波要比微波頻率高出4
個(gè)量級(jí),可荷載信息量自然高得多;光束的實(shí)用調(diào)制方式較多,能夠采用密集的波分復(fù)用技術(shù),頻分復(fù)用技術(shù)以及時(shí)分復(fù)用技術(shù).光子存儲(chǔ)的平面密度不僅大大高于磁存儲(chǔ),而且還能發(fā)展空間維、時(shí)間維、光譜維及體全息等存儲(chǔ)方式.單體存儲(chǔ)容量可望達(dá)到TB量級(jí).這是磁
存儲(chǔ)技術(shù)無法比擬的;光子集成包括器件集成和功能集成.光子集成度遠(yuǎn)比電子集成度高.
單量子點(diǎn)激光器可以做到0.1μm .
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