比速度更速度

有沒有一種計算機能超越目前最快的超級計算機？“光腦”給出了答案。

“光腦”對應于電腦而言，是光子計算機的簡稱。光子計算機是一種用光信號進行數字運算、邏輯操作、信息存儲和處理的新型計算機。不同于電子計算機對電子的控制，光子計算機的運行依靠激光器、光學反射鏡、透鏡、濾波器等光學元件和設備控制光子，完成光運算。

性能優越

用光子充當傳遞信息的載體，可以制造出性能比超級計算機快10000倍的“光腦”。

1.并行傳輸

由于目前電子計算機的中央處理器采用串行的處理方式，直接導致其工作時間實際只占總時間的1/3，其余大部分時間用來傳輸數據，也就是通常所說的緩存。

本來性能就一般的家用電腦大部分時間用來休息，這不是很氣人嗎？而“光腦”就能解決這一問題，它通過光子進行數據傳播，光子彼此之間沒有干擾，齊頭并進。當電子排著長隊逐個緩慢通過處理器時，光子已經肩并肩地開著光速飛機飛馳而過了。

2.超高速運算

由于光子計算機并行處理能力強，因而具有更高的運算速度。

電子的傳播速度是593km/s，光子的傳播速度卻高達3×105km/s。對于電子計算機來說，電子是信息的載體，它只能通過一些相互絕緣的導線傳導，即使在最佳狀態下，電子在固體中的運行速度也遠遠不如光速。一旦光子計算機成功問世，將會比現在的超級計算機快1000倍至10000倍。

此外，電子計算機隨著裝配密度的不斷提高，會使導體之間的電磁作用不斷增強，散發的熱量也逐漸增加，從而制約自身運行速度。而光子計算機就沒有這種煩惱。

3.超大規模的信息存儲量

與電子計算機相比，光子計算機的另一個優勢為超大規模的信息存儲量。光子計算機具有極為理想的光輻射源——激光器，且光子的傳導不需要導線，即使在相交的情況下，它們之間也不會產生絲毫干擾。光子計算機無導線傳遞信息的平行通道，其密度實際上是無限的，一枚五分硬幣大小的枚鏡的信息通過能力竟是全世界現有電話電纜通道的許多倍。

4.能量消耗小，散發熱量低

光子計算機是一種節能型產品，它的驅動只需同樣規格的電子計算機驅動能量的一小部分，這不僅降低了電能消耗，大大減少了機器散發的熱量，而且為光子計算機的微型化和便攜化研制提供了便利的條件。

靈感來自蝴蝶

正如牛頓從樹上掉下的蘋果中悟出萬有引力定律，開發“光腦”的靈感也源于大自然。

科學家發現蝴蝶翅膀漂亮的顏色既不是染料色也不是顏料色，而是一種新奇的色彩——結構色彩。這種結構色彩飽和度高、光澤絢麗且永不褪色。蝴蝶翅膀中特定的周期性結構對光具有調控性，使某一頻率范圍的波不能在此周期性結構中傳播，繼而被散射回來。人們將這種具有特定周期性結構的物質稱為光子晶體。

類似于電子計算機中半導體元件可以有選擇性地讓電子通過，光子計算機中的光子晶體也可以作為光的開關，實現“0和1”的邏輯運算。光子計算機中的關鍵部件激光器就是通過這一原理實現的。

何時“飛入尋常百姓家”

光子計算機已成功被研制并取得了一系列新進展，如來自美國杜克大學的計算機電子工程師團隊研發出能實現超快速開關的LED燈管，每秒鐘開關900億次的性能使它能取代之前的LED技術，構成光子計算機的硬件基礎。

雖然目前我們使用的仍是電子計算機，但從發展趨勢來說，“光腦”是最有潛力替代電腦的選手。相信在不久的將來，“光腦”會成為人們日常生活的伴侶。（據科普中國）