計(jì)算機(jī)是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?，對那些能更快地工作、更有效地解決復(fù)雜問題并通過最大限度地減少計(jì)算所需的能源而留下更小的環(huán)境足跡的需求越來越迫切。光子學(xué)的最新進(jìn)展表明，通過光學(xué)設(shè)備有可能實(shí)現(xiàn)更有效的計(jì)算，這些設(shè)備通過利用超材料和光波之間的相互作用對輸入信號進(jìn)行感興趣的數(shù)學(xué)運(yùn)算--甚至還可以解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題。但到目前為止，這種計(jì)算機(jī)需要很大的占地面積和精確的、大面積的部件制造，由于它們的尺寸所以很難擴(kuò)展到更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。

來自紐約市立大學(xué)研究生中心高級科學(xué)研究中心的研究人員在《Physical Review Letters》上新近發(fā)表的一篇論文詳細(xì)介紹了納米材料和光波相互作用方面的一個(gè)突破性發(fā)現(xiàn)并為開發(fā)能進(jìn)行高級計(jì)算的小型低能耗光學(xué)計(jì)算機(jī)鋪平道路。

論文的通訊作者、紐約市立大學(xué)ASRC光子學(xué)計(jì)劃的創(chuàng)始主任、研究生中心的愛因斯坦物理學(xué)教授Andrea Alù博士指出：“大型數(shù)據(jù)中心日益增長的能源需求和當(dāng)前計(jì)算架構(gòu)的低效率已經(jīng)成為我們社會的一個(gè)真正挑戰(zhàn)。我們的工作表明，有可能設(shè)計(jì)出一種納米級的物體，它能有效地與光互動(dòng)并以前所未有的速度和近乎零的能量需求解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題?！?/p>

研究人員設(shè)計(jì)出了一個(gè)由硅制成的納米級物體。當(dāng)用攜帶任意輸入信號的光波進(jìn)行詢問時(shí)它能將一個(gè)復(fù)雜數(shù)學(xué)問題的相應(yīng)解決方案編碼到散射光中。該解決方案是以光速計(jì)算出來的且能耗最小。

“這一發(fā)現(xiàn)非常有前景，因?yàn)樗鼮閯?chuàng)造新一代非常節(jié)能、超快、超緊湊的納米級光學(xué)計(jì)算機(jī)和其他納米光子技術(shù)提供了一條實(shí)用途徑，可用于經(jīng)典和量子計(jì)算，”論文的第一作者、Alù實(shí)驗(yàn)室的博士后研究助理Heedong Goh博士說道，“這些納米級光學(xué)計(jì)算機(jī)的尺寸非常小，對可擴(kuò)展性特別有吸引力，因?yàn)槎鄠€(gè)納米結(jié)構(gòu)可以通過光散射組合并連接在一起從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的納米級計(jì)算網(wǎng)絡(luò)?！?/p>