中国科学家开发了一种新型的可扩展光子计算机

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《科学技术日报》2月2日，上海交通大学集成量子信息技术研究中心获悉，金先民的团队开发了一款集成芯片、光子概念和非冯·诺依曼计算架构的光子计算机。这种新型计算机不仅在解决一些难题上有可能超越传统的电子计算机，而且具有可扩展的物理规模。这项研究提供了一种超越传统计算机计算能力的新的思维方式，并预测了光子计算机的未来。这项研究发表在最新一期的《美国科学进步杂志》上。

日益增长的集成给电子计算机越来越强大的计算能力。有人指出，由于高集成度引起的芯片散热问题和量子隧道效应，摩尔定律在不久的将来将不再适用。

金先民说:“寻找潜在的新计算方法是进一步提升人类计算能力的重要手段。量子计算、DNA计算、光学计算等。不断有人提议。2019年底，谷歌展示了一台53位量子计算机，宣称“量子霸权”，并率先展示了非冯·诺依曼计算架构的优势。”

在最新的研究中，金先民的团队采取了不同的方法，不是依靠脆弱的量子特性，而是更多地依靠光子的优势来展示光子计算机在特定计算问题上超越经典计算机的潜力。

光子计算机研究小组解决的问题被称为“子集和问题”(SSP)，从计算复杂性的角度来看，这是最难的NP问题(经典计算机不能有效解决的一大类问题)之一。求解SSP可以作为衡量新计算体系结构计算能力的重要标准。

在最新的研究中，研究人员成功地将固态光子映射成由三种基本结构组成的三维集成光波导网络，并通过飞秒激光直写技术将其写入光子芯片。当光子被注入光波导网络时，计算过程被激活。光子作为一种计算载体，在光波导网络中进化，并行搜索所有可能的进化路径以找到解决方案。

研究发现，由于光子计算机的并行运行模式、集成光波导网络的紧凑性、超高的光传播速度和较强的抗干扰能力，使得超高功率半导体激光器的求解速度更快，物理规模可以扩大。

金贤敏说，他们计划建造更大规模的光子芯片和测量系统，并向更大的问题规模和计算能力发展。(刘霞)

编辑:张洋