美国科学家开发全新全光计算机,颠覆性突破100GHz频率

1 月 22 日消息，计算世界正处于一个变革性飞跃的风口浪尖，加州理工学院（Caltech）的研究人员推出了一款能够实现超过 100 GHz 时钟速度的全光学计算机。这项新技术有可能彻底改变需要实时数据处理的行业，并可能成为超快计算新时代的开始。

根据 arXiv 上一项 1 月 10 日预发表的研究成果，尽管得益于摩尔定律和越来越多的并行系统架构，电子计算机性能呈指数级增长，但计算机时钟频率在近 20 年来一直停滞在 5 GHz 左右。

研究人员通过提出并实验演示基于端到端和全光学递归神经网络的计算来打破这一障碍，该网络利用线性和非线性光学操作的超快特性，同时避免电子操作。全光计算机完全在光域中以 >100 GHz 时钟速率实现线性运算、非线性函数和存储。

换句话说，这台新计算机的核心是递归神经网络的光学实现。该设备完全在光域内运行，利用激光脉冲处理数据。其中一个关键部件是光学腔（optical cavity），它充当存储器和计算层。光信号在这里以惊人速度（由激光脉冲频率决定）进行再循环和操纵。

这种架构使全光计算机能够以无与伦比的速度和效率执行信号分类、时间序列预测和图像生成等任务。与传统设计不同，光学方法消除了与数据传输和功率密度相关的瓶颈。

展望未来，研究人员的目标是将这项技术集成到使用薄膜锂酸盐等先进材料的紧凑、可扩展的系统中。当然，能否将 100 GHz 全光学计算机用于消费者领域是另一个方面的话题，起码目前还没有可能。