光的迴路：異形體(Gyromorphs)為光子計算帶來突破

“異形體(Gyromorphs)與任何已知結構都不同，其獨特的構成使其能夠產生比當前方法更好的各向同性帶隙材料。” – 紐約大學 Stefano Martiniani

光的操控，一直是科學界追求的目標。近年來，光子計算作為一種潛在的革命性技術，備受關注。它有望取代傳統電子計算，實現更快的速度和更高的效率。然而，控制光子在微觀尺度下的行為，一直是個巨大的挑戰。近期，紐約大學的科學家們發現了一種名為”異形體(Gyromorphs)”的新型材料，為光子計算的發展帶來了曙光。

各向同性帶隙材料的挑戰：光子晶片的關鍵


在光子晶片中，控制光線至關重要。如果光線偏離預定路徑，訊號就會減弱，導致計算錯誤。因此，我們需要一種能夠阻止光線在所有方向上散射的材料，也就是所謂的”各向同性帶隙材料“。這類材料就像一個光學屏障，確保光線只能沿著指定的通道傳播。然而，現有的材料往往無法完美地阻擋所有方向的光線，或者只能在有限的方向上完全阻擋光線。這就限制了光子晶片的性能和應用。

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異形體(Gyromorphs)：一種全新的解決方案

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紐約大學的研究團隊發現的”異形體(Gyromorphs)”，是一種新型的材料，它在阻擋各個角度入射的光線方面，超越了現有的結構。異形體(Gyromorphs)是一種人造的”超材料“，其獨特的結構賦予了它優異的性能。這種材料的發現，為解決光子計算中的光線控制難題，提供了一個有希望的途徑。想像一下，如果我們能像控制水流一樣控制光線，那將會帶來怎樣的技術變革？

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超越準晶體：材料科學的新里程碑

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在異形體(Gyromorphs)出現之前，準晶體被認為是製造各向同性帶隙材料的有潛力候選者。準晶體是一種介於晶體和非晶體之間的物質狀態，其原子排列既沒有晶體的週期性，也沒有非晶體的完全無序性。然而，準晶體在阻擋光線的能力和方向性之間存在著固有的權衡。異形體(Gyromorphs)則克服了這些限制，展現出在所有方向上完全阻擋光線的特性。這種突破，標誌著材料科學領域的一個新里程碑。


工程化超材料：有序與無序的完美結合


異形體(Gyromorphs)之所以具有如此優異的性能，歸功於其獨特的”相關性無序(correlated disorder)”結構。超材料的特性取決於其微觀結構的設計。異形體(Gyromorphs)的結構既不是完全有序的，也不是完全無序的，而是在兩者之間取得了一種巧妙的平衡。紐約大學的研究團隊開發了一種演算法，可以設計具有這種內建無序結構的功能性材料，從而發現了異形體(Gyromorphs)。這也體現了材料科學與計算科學的交叉融合。

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“森林”的比喻：理解異形體(Gyromorphs)的結構

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為了更好地理解異形體(Gyromorphs)的結構，我們可以將其想像成一片森林。森林中的樹木隨機地生長，但它們之間通常會保持一定的距離。這種既有隨機性，又有一定規則性的排列方式，正是異形體(Gyromorphs)結構的精髓。

“想像一下森林裡的樹木——它們在隨機的位置生長，但不是完全隨機的，因為它們通常彼此保持一定的距離。這種新的模式，異形體(Gyromorphs)，結合了我們認為不相容的屬性，並顯示出優於包括準晶體在內的所有有序替代方案的功能。” – 紐約大學 Stefano Martiniani

異形體(Gyromorphs)將液體般的無序性和晶體般的規則性結合在一起，使其能夠形成光波無法從任何方向穿透的帶隙。

“這是因為異形體(Gyromorphs)沒有像晶體那樣固定的重複結構，這賦予了它們類似液體的無序性，但同時，如果你從遠處觀察它們，它們會形成規則的圖案。這些特性協同工作，產生了光波無法從任何方向穿透的帶隙。” – 紐約大學 Mathias Casiulis

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總結：光子計算的未來展望

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異形體(Gyromorphs)的發現，是實現高效且強大的光驅動計算機的重要一步。它們獨特的屬性為解決在微觀層面控制光的挑戰提供了一個有希望的解決方案，為光子計算的未來發展鋪平了道路。這項研究不僅具有重要的科學意義，也為未來的技術發展提供了新的方向。

對於台灣的學者與研究生來說，這項研究提示我們，在追求科技創新的道路上，需要不斷探索新的材料、新的結構，並勇於挑戰傳統的思維模式。透過跨領域的合作，我們才能在激烈的國際競爭中佔據一席之地，為台灣的科技發展貢獻力量。

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New York University. (2025, November 13). Wild new “gyromorph” materials could
make computers insanely fast. ScienceDaily. Retrieved November 13, 2025 from
www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251113071609.htm\n—\n Story Source:
Materials provided by New York University. Note: Content may be edited for style and length.