Ученые из Калифорнийского технологического института впервые создали компьютер, который работает исключительно с помощью света. Этот подход позволил достичь скорости вычислений более 100 ГГц, что открывает новые перспективы для обработки данных в реальном времени.
Проблема производительности современных чипов давно беспокоит инженеров. Электронные процессоры, ограниченные физическими законами, достигли своего предела — 5 ГГц. Попытки ускорить их сталкивались с двумя главными препятствиями. Первое — утечка тока в крошечных транзисторах, что приводит к перегреву. Второе — узкое место архитектуры фон Неймана, из-за которого обмен данными между памятью и процессором замедляет всю систему.
Оптический компьютер кардинально меняет ситуацию. Его работа основана на использовании лазерных импульсов, а не электрических сигналов. Это не только устраняет ограничения электронных компонентов, но и открывает возможности для вычислений на скоростях, недостижимых для традиционных чипов.
В основе системы лежит модель рекуррентной нейронной сети. Она состоит из трех компонентов: входного слоя, оптической камеры с петлями обратной связи и выходного блока. Лазерные импульсы движутся внутри камеры, выполняя вычисления, а затем формируют результат. Такая архитектура позволяет не только проводить сверхбыстрые операции, но и запоминать промежуточные данные благодаря повторному .
Устройство уже успешно продемонстрировало выполнение нескольких задач: от классификации форм сигналов до прогнозирования временных рядов. Однако самое важное — это скорость. Оптические импульсы позволяют выполнять миллиарды операций за доли секунды.
Применение технологии может кардинально изменить многие отрасли. Например, обработка данных для телекоммуникаций, высокоточная лазерная навигация и генеративный ИИ станут намного эффективнее. Кроме того, перспективны разработки в сфере автономного транспорта, где решения должны приниматься мгновенно.
Ученые подчеркивают, что дальнейшая миниатюризация устройства сделает технологию доступной для массового производства. Использование тонкопленочных материалов, таких как литий-ниобат, ускорит этот процесс.
Появление такого компьютера не только решает нынешние проблемы вычислительной техники, но и задает вектор развития для будущих поколений технологий.
Оптический компьютер не имеет отношения к измышленному теоретиками квантовому компьютеру. В оптическом компьютере нет никаких кубитов и запутанных фотонов, его рабочая память это циркулирующие световые сигналы.
Я сам эти компы не строю, но всё же представляю, что в начале пути фотона электронные устройства, а далее каскад переизлучений. Фотоны не могут зависать на фиксированных частицах вещества. (Свободные частицы вещества фотоны движут, и чем больше их накапливается, тем быстрее движут.) Если бы фотонами нельзя было бы передавать инфу, не занимались бы квантовыми компьютерами. В описанном в статье фотонном компьютере, нет главного бреда важного в идее квантовых компьютеров КУБИТОВ. Вместо них в памяти циклы движения фотонов.
Чтобы происходили какие либо оптические операции, надо изменять состояние оптического луча. Сделать это можно только электронными устройствами, т.е. либо вкл/выкл излучатель, либо оперировать с путём прохождения луча, что тоже возможно вроде только электроникой. Можно сделать чисто оптические сумматоры, разветвители. Но как сделать, чисто на оптике, базовые логические элементы … . Для инвертора потребуется принять оптический сигнал(фотодиод), поставить минимум один транзистор и обратно загнать в оптику(светодиод).
Условно, на миллион фотонных операций две электронные, вход и выход.
Но ведь в процессе “потом”, нужно тоже модулировать свет. Запрещать, разрешать, инвертировать. А это пока можно делать только электроникой. И процессы это не быстрые. У мониторов, типично в единицах миллисекунд, например. Может это некое аналоговое устройство на новом уровне?
Понятное дело, без клавиатуры никак и электроники модулирующей фотоны. Потом процессоры работающие на фотонах и электронный выход…
Как и с квантовым, совершенно не раскрыто устройство вычислительной системы/ячейки. Нам же надо сначала модулировать, а потом демодулировать, свет. Переведя электрику в оптику и обратно. В процессе обработки оптического сигнала тоже будут задействованы некие элементы, меняющие оптические свойства по электрическому сигналу. Опять упрёмся в электронику.