科學家首次成功開發出完全由光控制的「全光子時間晶體」，這項新技術能以兆赫茲頻率運作，並有效降低一半以上的能量損耗，有望徹底改變未來電腦運算、醫療影像與通訊領域的光線控制方式。
歐洲的一個國際研究團隊近期成功開發出全球首個完全由光子控制的「時間晶體」，這項突破有望徹底改變光線的控制方式，並為未來高速運算、通訊及醫療影像等技術帶來革命性影響。
「時間晶體」是一種特別的物質狀態，其結構在時間維度上呈現規律重複的變化。過往的時間晶體研究主要依賴電子元件，而這次科學家在「光子學」（研究光的行為與應用科學）領域的突破，是首度實現完全由光子控制的時間晶體，其光學特性會隨時間以重複模式變化。這個裝置能在兆赫茲（Terahertz）頻率下運作，這種頻率的光波每秒震盪約萬億次，且能將能量損耗降低一半以上。
此裝置的原理是將微小的金屬薄片放置在絕緣材料和「銦銻」半導體上。這些層次間的微小空間充當光的陷阱，並利用電子波將兆赫茲光線維持其中。隨後，研究人員使用亥姆霍茲德勒斯登羅森多夫研究中心（Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, HZDR）的 TELBE 裝置，發射強大且精確計時的脈衝光束到半導體上，改變其電性，進而影響這些微腔對光的反應。這種變化發生在不到一個光波週期（約萬億分之一秒，即一皮秒）的時間內，代表光線能被幾乎瞬間改變。
這個全光子時間晶體的重複開關機制，有助於增強光線並使其保持在更窄的頻率範圍內，從而大幅減少超過一半的能量損耗。這項技術的關鍵在於證明光線可以在不依賴電子控制的情況下，以極高的速度被精準操控。
法蘭西公學院（Collège de France）的研究人員建立了模型，成功複製了實驗觀察結果，並與 Floquet 理論連結。研究成員 Tingwen Guo 表示：「透過將光子晶體從空間延伸到時間維度，我們為光線控制開啟了新的可能性。」
這項實驗顯示，材料的光學反應能夠以過去認為極具挑戰的速度持續進行修改。儘管目前的硬體仍仰賴大型研究設施，且仍需在減少損耗、增加光子數量，以及在更小、整合式系統中的可複製性方面進行更多研究，這項全光學工程光線的突破，仍為材料、形狀和空間結構的全新光子控制選項帶來新的維度。