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中國科學家研制出新型可擴展光子計算機

來源:科技日報 2020-02-04 08:45中投投資咨詢網 A-A+

   從上海交通大學集成量子信息技術研究中心獲悉,該中心金賢敏團隊研制出一種結合集成芯片、光子概念和非馮諾依曼計算架構的光子計算機,新計算機不僅在解決某些難題方面擁有超越經典電子計算機的潛力,且物理尺度可擴展。該研究提供了超越經典計算機計算能力新思路,預示光子計算機未來可期。研究發表于最新一期美國《科學進展》雜志。

  不斷提升的集成度賦予電子計算機越來越強大的計算能力,不斷有研究指出,由于高度集成化導致芯片“散熱問題”和“量子隧穿效應”,摩爾定律在不遠的將來不再適用。

  金賢敏解釋說:“尋求潛在新型計算方式是進一步推進人類計算能力的重要手段,量子計算、DNA計算、光計算等不斷被提出。2019年底,谷歌演示了53量子比特的量子計算機,宣示‘量子霸權’,率先揭示了非馮諾依曼計算架構的優勢。”

  在最新研究中,金賢敏團隊另辟蹊徑,不依賴脆弱的量子特性,而是更多借助光子本身的優勢,展示出光子計算機在特定計算問題上超越經典計算機的潛力。

  研究團隊在光子計算機上求解的問題名為“子集和問題”(SSP),從計算復雜度而言,屬于NP問題(經典計算機無法高效求解的一大類問題)中最難解的一種,求解SSP可作為衡量新型計算架構計算能力的重要標準。

  在最新研究中,研究人員成功將SSP映射到由三種基本結構組成的三維集成光波導網絡中,并借助飛秒激光直寫技術刻寫在光子芯片內部。當光子被注入光波導網絡時,計算過程由此被激活。光子作為計算載體,在光波導網絡中演化,并行搜索所有可能的演化路徑來尋找解。

  研究發現,得益于光子計算機的并行運算方式、集成光波導網絡的緊湊性,以及光超高的傳播速度、強抗干擾能力等“天賦”,SSP求解速度更快,且物理尺度可擴展。

  金賢敏表示,他們計劃構建更大規模光子芯片和測量系統,向更大問題尺寸和計算能力邁進。

關鍵詞:光子計算機
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