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科技日報(bao) 2020年(nian)02月04日 11:07

  我科學家研(yan)制(zhi)出新型可擴展光(guang)子(zi)計算機

  提供超越經(jing)典計算機運(yun)算能力新思路

  科技日報(bao)訊(xun) (記者劉霞)2月2日,記者從上(shang)海交(jiao)通大學集成量(liang)子(zi)信息技術(shu)研(yan)究中心獲悉,該中心金賢敏團隊研(yan)制(zhi)出一種結合集成芯片、光(guang)子(zi)概念和tou)欠肱狄纜撲慵芄溝墓guang)子(zi)計算機,新計算機不僅在解決某(mou)些難題方面擁有超越經(jing)典電(dian)子(zi)計算機的潛力,且物理尺度可擴展。該研(yan)究提供了超越經(jing)典計算機計算能力新思路,預示光(guang)子(zi)計算機未來可期。研(yan)究發(fa)表于最新一期美國《科學進展》雜志。

  不斷提升(sheng)的集成度賦(fu)予(yu)電(dian)子(zi)計算機越來越強大的計算能力,不斷有研(yan)究指(zhi)fu)觶 捎詬叨燃 苫 dao)致芯片“散熱問題”和“量(liang)子(zi)隧穿效應”,摩爾定(ding)律在不遠的將來不再適(shi)用。

  金賢敏對記者解釋說︰“尋求(qiu)潛在新型計算方式是進一步推進人類(lei)計算能力的重要(yao)手(shou)段(duan),量(liang)子(zi)計算、DNA計算、光(guang)計算等不斷被提出。2019年(nian)底(di), 谷歌(ge)演示了53量(liang)子(zi)比特的量(liang)子(zi)計算機,宣(xuan)示‘量(liang)子(zi)霸權’,率先揭示了非馮諾依曼計算架構的優(you)勢。”

  在最新研(yan)究中,金賢敏團隊另闢(bi)蹊徑(jing),不依賴脆(cui)弱的量(liang)子(zi)特性(xing),而是更多借助光(guang)子(zi)本(ben)身(shen)的優(you)勢,展示出光(guang)子(zi)計算機在特定(ding)計算問題上(shang)超越經(jing)典計算機的潛力。

  研(yan)究團隊在光(guang)子(zi)計算機上(shang)求(qiu)解的問題名為“子(zi)集和問題”(SSP),從計算復雜度而言(yan),屬于NP問題(經(jing)典計算機無(wu)法高效求(qiu)解的一大類(lei)問題)中最難解的一種,求(qiu)解SSP可作為衡(heng)量(liang)新型計算架構計算能力的重要(yao)標準。

  在最新研(yan)究中,研(yan)究人員成功將SSP映射到由三種基本(ben)結構組成的三維(wei)集成光(guang)波導(dao)網絡中,並借助飛秒激光(guang)直寫技術(shu)刻寫在光(guang)子(zi)芯片內部。當(dang)光(guang)子(zi)被注(zhu)入光(guang)波導(dao)網絡時(shi),計算過程由此(ci)被激活。光(guang)子(zi)作為計算載體(ti),在光(guang)波導(dao)網絡中演化,並行搜索所有可能的演化路徑(jing)來尋找yi)狻/p>

  研(yan)究發(fa)現,得益于光(guang)子(zi)計算機的並行xing)yun)算方式、集成光(guang)波導(dao)網絡的緊(jin)湊zhao)xing),以(yi)及光(guang)超高的傳播(bo)速度、強抗干擾能力等“天賦(fu)”,SSP求(qiu)解速度更快,且物理尺度可擴展。

  金賢敏表示,他(ta)們(men)計劃構建(jian)更大規模光(guang)子(zi)芯片和測量(liang)系統(tong),向更大問題尺寸和計算能力邁進。

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