2000年3月，AMD首次推出了時鐘頻率超過1 GHz的處理器；2001年8月，英特爾將其推向了2 GHz，並於2002年11月首次突破3 GHz。而作為回擊，AMD經過長達9年的技術積累之後憑藉著強大的FX-6200率先突破4 GHz，又過了兩年在2013年推出了5 GHz的FX-9590。

當前處理器效能的增長已經放緩，未來需要注入新的動力來驅動發展。而這個新動力可能就是晶片級的光子計算，這是一種基於光的硬體總成，有望大幅提升效能。由日本電報電話公司（Nippon Telegraph and Telephone Corporation）贊助的科學團隊近日在光子技術領域取得了巨大突破，讓光子硬體首次具備了媲美電子硬體的效能和規格。

未來10年你將會看到各種光學上的突破性應用，包括利用光來傳輸資訊，然後讓電子硬體進行處理。例如，電訊號將會透過Electric to Optic (E-O)裝置轉換為光，然後透過光傳輸之後再在Optic to Electric (O-E)裝置中將光轉換成為電流，而該電流可以被處理或者傳送到下個E-O裝置中。

目前科學家面臨的主要挑戰就是功率要求，以光形態傳送所需要的功率是電訊號的1000多倍，而且在傳輸速度上也存在限制，因為每次光被吸收之後都需要進入到容器中進行轉換。而且該容器必須要在完成填滿並完全放電才能透過訊號，但到目前為止，構建一個足夠小的電容器以實現快速轉發是非常具有挑戰性的。

而科學團隊在光學領域實現了跨越式的發展，最終在效能和功耗方面達到了媲美傳統矽硬體的要求。科研團隊建立了執行速率為40 Gbps的電光調製器（E-O），每bit僅42個焦耳，這意味著它的耗電量比以前的最佳實驗要低一個數量級，大約半個容器為微法拉(femtofarad)。

然後，他們構建了一個基於相同技術的光接收器（O-E），並且能夠以比其他光學系統低兩個數量級的功率執行在10 Gbps，每bit只有1.6毫微焦耳。它也是第一個不需要放大器（節省功率）並且只需幾兆法拉就具有低電容的產品。

在兩者的基礎上，科研團隊展示了全球首個 O-E-O 電晶體，它可以用作全光開關，波長轉換器和中繼器。令人難以置信的多功能使其成為首款在晶片級上超過電子硬體的裝置。研究人員建議它可以用於核心間通訊並維持快取一致性。

科研團隊透過開發一種新型光子晶體（一種控制光線的合成絕緣材料）來實現這一突破的，它是一塊矽片，上面鑽有一堆孔。這些孔的排列使得如果光線穿過它們會自己干擾，從而導致它被抵消。如果一條孔被阻擋，那麼光就會跟隨路徑並被聚整合光吸收材料，將其轉換為電流。同樣的系統也可以反向執行。