顛覆！100GHz 計算機問世!
2025-01-22 11:42:16 EETOP計算機的時鐘速度決定了其執行指令的速度，是性能的關鍵因素。歷史上，時鐘速度一直遵循摩爾定律穩步提升。然而，在21世紀初，時鐘速度便停滯在了大約5GHz左右。盡管如此，兩大重大障礙阻礙了進一步的進展。
第一個障礙是丹納德縮放定律（Dennard scaling），該定律認為縮小晶體管尺寸可以保持效率。然而，更小的晶體管會泄漏電流，導致功耗增加。同時，馮·諾依曼瓶頸限制了內存和處理器之間的數據傳輸速度。
這些挑戰使得對超高速處理的需求受到了阻礙。但根據預發布在arXiv上的一項研究，這種情況可能很快會發生改變。首款100GHz全光學計算機橫空出世，通過使用光代替電來驅動，從而避開了上述限制，為超高速計算開辟了新的道路。
這臺新型計算機的核心是一個遞歸神經網絡的光學實現。該設備完全在光學領域內運行，利用激光脈沖來處理數據。其中一個關鍵組件是光學腔，它同時作為存儲器和計算層。在這里，光信號以由激光脈沖頻率決定的驚人速度進行循環和操控。
這種架構使得全光學計算機能夠以無與倫比的速度和效率執行信號分類、時間序列預測和圖像生成等任務。與傳統設計不同，光學方法消除了與數據傳輸和功率密度相關的瓶頸。
這種性質的計算機有望徹底改變高速通信、超快成像和生成式人工智能領域，特別是如果與一些研究人員已經開發出的增強型邏輯門相結合的話。此外，自動駕駛車輛可能會依賴這項技術來進行瞬息之間的決策，從而進一步提高自動駕駛電動汽車的可靠性。
展望未來，研究人員的目標是利用薄膜鈮酸鋰等先進材料，將這項技術集成到緊湊、可擴展的系統中。當然，將一臺能夠達到100GHz速度的全光學計算機縮放到消費者友好的水平是另一個需要考慮的因素，研究人員無疑將面臨艱巨的任務。
但是，如果他們能夠成功實現這一目標，我們將看到前所未有的超高速計算機。
EETOP編譯整理自：arxiv、bgr
關鍵詞： 光計算機
