等離子激元或納米光子學是指在納米尺度上沿金屬-電介質界面生成、檢測和操縱光頻率的信號。在光子學的啟發下，等離子體學順應了光學設備小型化的趨勢（另見納米光子學），并在傳感、顯微鏡、光通信和生物光子學中得到應用。

等離子激元通常利用所謂的表面等離子體（SPPs），這是相干的電子振蕩，與電磁波一起沿著電介質（如玻璃、空氣）和金屬（如銀、金）的界面移動。SPP模式被強烈地限制在它們的支持界面上，產生了強烈的光-物質相互作用。特別是，金屬中的電子氣體與電磁波一起振蕩。由于移動的電子被散射，等離子體信號的歐姆損耗通常很大，這就限制了信號傳輸距離在亞厘米范圍內，除非使用混合光子導光網絡，或等離子體增益放大。除了SPPs，由金屬納米粒子支持的局部表面等離子體模式被稱為等離子體模式。這兩種模式的特點是動量值大，能使光子狀態的局部密度得到強烈的共振增強，可以利用它們來增強光電子器件的弱光效應。

目前正在努力將質子學與電路整合，或在電路模擬中，將電子學的尺寸效率與光子集成電路（PIC）的數據容量相結合。雖然用于電路的CMOS節點的門長在不斷減少，但傳統PIC的尺寸卻受到衍射的限制，從而構成了進一步集成的障礙。等離子激元可以彌補電子和光子元件之間的這種尺寸不匹配。同時，光子學和等離子體學可以相互補充，因為在適當的條件下，光信號可以轉換為SPPs，反之亦然。

使質子電路成為可行的現實的xxx問題之一是表面質子的傳播長度短。通常情況下，表面質子在阻尼減弱信號之前的傳播距離只有幾毫米。這主要是由于歐姆損失，電場越深入金屬就越重要。研究人員正試圖通過研究各種材料、幾何形狀、頻率和它們各自的特性來減少表面等離子體傳播的損失。新的有希望的低損耗等離子體材料包括金屬氧化物和氮化物以及石墨烯。更多設計自由度的關鍵是改進的制造技術，它可以通過減少表面粗糙度進一步促進損失的降低。

另一個可以預見的障礙是等離子體電路必須克服的熱量；等離子體電路中的熱量可能會也可能不會超過復雜電子電路產生的熱量。最近有人提出，通過設計支持被困的光學渦流來減少等離子體網絡中的熱量，這些渦流使光功率流在粒子間的空隙中循環，從而減少吸收和歐姆加熱。除了熱量之外，在電路中改變等離子體信號的方向而不大幅降低其振幅和傳播長度也是很困難的。解決彎曲傳播方向問題的一個巧妙辦法是使用布拉格鏡，使信號在一個特定的方向上有一定的角度，甚至作為信號的分流器發揮作用。最后，質子學在熱發射操縱和熱輔助磁記錄方面的新興應用，利用金屬中的歐姆損耗來獲得具有新的增強功能的設備。

最佳的質子波導設計努力使表面質子在質子電路中的限制和傳播長度最大化。表面等離子體極子的特點是有一個復雜的波矢，有平行于和垂直于金屬-介質界面的分量。波向量分量的虛部與SPP的傳播長度成反比，而其實部定義了SPP的約束。SPP的色散特性取決于組成波導的材料的介電常數。表面等離子體極子波的傳播長度和限制是成反比的。因此，更強的模式限制通常會導致更短的傳播長度。一個實際可用的表面等離子體電路的構建在很大程度上取決于傳播和限制之間的妥協。xxx限度地提高封閉性和傳播長度有助于減輕選擇傳播長度而不是封閉性的缺點，反之亦然。