光子计算机属于未来计算机,但未来计算机不止一种。光子计算机与电子计算机相比有什么优势?光子计算机被称为未来计算机吗?量子计算机和光子计算机生物计算机哪个更强?量子计算机是利用量子力学定律进行高速数学和逻辑运算,存储和处理量子信息的物理设备,光子计算机利用光子作为载体传递信息。
随着对能效和带宽需求的不断增加,光子正在成为计算机和电信信息处理的主要工具。光子一直是通过光纤进行洲际通信的黄金标准,它正在取代电子,成为整个光网络中的主要信息载体,并进入计算机本身的核心。然而,要完成这一转变,仍有大量的工程障碍。支持光的工业标准硅电路比现代电子晶体管大不止一个数量级。一种解决方案是使用金属波导来“压缩”光。然而,这不仅需要新的制造基础设施,而且光与芯片上金属的相互作用方式也意味着光子信息很容易丢失。
来自纳米技术研究所和悉尼大学物理学院的主要作者Alessandro Tuniz博士说:我们在行业标准的硅光子系统和金属波导之间建立了一座桥梁,可以在保持效率的同时减少100倍。这种混合方法允许在纳米尺度上操纵光,单位是十亿分之一米。科学家证明,在携带信息的光的波长小100倍的情况下,可以实现数据操纵。
光子计算机是一种用光子代替电子进行数据运算、传输和存储的新型计算机。在这种计算机中,不同的数据由不同波长的光来表示。这种方法远远优于电子计算机利用电子“0”和“1”的状态变化,通过二进制运算来处理信息。因此,光子计算机在有一个复杂度高、计算量大的任务时,可以实现快速并行处理,其效率大大超过了电子计算机。据科学家估计,光子计算机会成倍提高运算速度。
有了光晶体管,一个光波可以控制另一个光波,从而达到控制光子运动的最终目的。理论上,科学家可以设计出这样的装置,但它需要的温度和其他条件过于苛刻,无法进入实用阶段。近日,美国贝尔实验室宣布研制出世界上第一台光学计算机,运算速度高达每秒10亿次。这台计算机虽然与理论上的光学计算机相差甚远,但已经显示出强大的生命力。
3、 光子计算机的主要组成光子计算机由光学镜、透镜、滤光片等光学元件和设备组成。有模拟型和数字型光子计算机。模拟型光子计算机的特点是直接利用光学图像的二维性质,所以结构比较简单。此光子计算机已用于卫星图像处理和模式识别。美国之前提出的星球大战计划,就是为了研发这种识别高速导弹图像的计算机。digital 光子计算机的结构方案很多,其中有两个被认为很有开发价值。一种是采用电子计算机中成熟的结构,只是用光逻辑元件代替电子逻辑元件,用光子互连代替有线互连。
虽然光子计算机已经成功,但目前来看光子计算机在功能和运算速度上还赶不上电子计算机。我们主要使用电子计算机,将来会开发电子计算机。但从发展潜力来看,很明显光子计算机比电子计算机大得多,尤其是在图像处理、目标识别和人工智能方面,未来光子计算机会发挥大得多的作用。