基于光的计算机可以超越传统电子芯片

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新型计算机是一种使用光而不是电的计算机，它可以更快地执行计算，耗能少，需要的空间也极少。

计算机芯片由数百万或数十亿个逻辑门组成。这些微小的组件执行着最基本的操作，例如检查一位数据是否与另一位数据匹配。通过大量组合这些门，可以管理下载文件、播放视频或运行计算机游戏等任务。

传统芯片通过传输电子来工作，但芬兰阿尔托大学的章毅和他的同事们已经成功创建光逻辑门，可以通过光来执行相同的功能。

以前已经创建了光学计算机，但它们涉及复杂的硬件并且仅限于使用某些应用程序。章毅说，这些新门可以使用现有的制造技术，由单层厚度仅为0.65纳米的二硫化钼晶体制成，并且可以设计成在小型封装中执行通用任务。

由于光子在电路中的移动速度比电子快，可以加快计算速度，而且它们移动时没有阻力，所以其可以用更少的能量完成同样的工作。

该团队使用圆偏振光。这涉及一个光波，围绕其行进轴顺时针或逆时针旋转。计算机中的传统比特由正电荷或负电荷组成，用0或1表示。但在这种新型光学计算机中，由顺时针偏振光或逆时针偏振光来表示比特。

在光学计算机中，逻辑门由对这些偏振光束的旋转方向敏感的晶体材料制成。使用滤光片和其他组件，可以构建这些门以重建传统门。

该团队还展示了工作光门，这些光门重新创建了称为 XNOR、NOR、AND、XOR、OR 和 NAND 的传统门，它们对数据执行不同的操作。研究人员还表示，可以并联而不是串联地对数据进行操作，这将为大幅提高计算效率和速度铺平道路。

章毅说：“我们希望将来可以制造出全光计算机，最大的优势是光芯片比传统芯片速度快很多。此外，光具有并行处理的能力，耗能少，而电子设备由于电阻，消耗的能量更多。”

章毅表示，由于量子计算研究的一个常见分支已经使用光子来传输数据，未来将研究如何使用光逻辑门来创建混合经典和量子计算机，或创建光量子逻辑门。

编译：卉可

编辑：慕一