基於光的計算機可以超越傳統電子芯片

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新型計算機是一種使用光而不是電的計算機，它可以更快地執行計算，耗能少，需要的空間也極少。

計算機芯片由數百萬或數十億個邏輯門組成。這些微小的組件執行着最基本的操作，例如檢查一位數據是否與另一位數據匹配。通過大量組合這些門，可以管理下載文件、播放視頻或運行計算機遊戲等任務。

傳統芯片通過傳輸電子來工作，但芬蘭阿爾託大學的章毅和他的同事們已經成功創建光邏輯門，可以通過光來執行相同的功能。

以前已經創建了光學計算機，但它們涉及複雜的硬件並且僅限於使用某些應用程序。章毅說，這些新門可以使用現有的製造技術，由單層厚度僅為0.65納米的二硫化鉬晶體製成，並且可以設計成在小型封裝中執行通用任務。

由於光子在電路中的移動速度比電子快，可以加快計算速度，而且它們移動時沒有阻力，所以其可以用更少的能量完成同樣的工作。

該團隊使用圓偏振光。這涉及一個光波，圍繞其行進軸順時針或逆時針旋轉。計算機中的傳統比特由正電荷或負電荷組成，用0或1表示。但在這種新型光學計算機中，由順時針偏振光或逆時針偏振光來表示比特。

在光學計算機中，邏輯門由對這些偏振光束的旋轉方向敏感的晶體材料製成。使用濾光片和其他組件，可以構建這些門以重建傳統門。

該團隊還展示了工作光門，這些光門重新創建了稱為 XNOR、NOR、AND、XOR、OR 和 NAND 的傳統門，它們對數據執行不同的操作。研究人員還表示，可以並聯而不是串聯地對數據進行操作，這將為大幅提高計算效率和速度鋪平道路。

章毅說：“我們希望將來可以製造出全光計算機，最大的優勢是光芯片比傳統芯片速度快很多。此外，光具有並行處理的能力，耗能少，而電子設備由於電阻，消耗的能量更多。”

章毅表示，由於量子計算研究的一個常見分支已經使用光子來傳輸數據，未來將研究如何使用光邏輯門來創建混合經典和量子計算機，或創建光量子邏輯門。

編譯：卉可

編輯：慕一