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科(ke)技日(ri)報 2020年02月(yue)04日(ri) 11:07

  我科(ke)學(xue)家(jia)研制出(chu)新型可擴(kuo)展光子(zi)計算(suan)機

  提(ti)供超(chao)越(yue)經(jing)典(dian)計算(suan)機運算(suan)能(neng)力新思路

  科(ke)技日(ri)報訊 (記者(zhe)劉霞)2月(yue)2日(ri),記者(zhe)從(cong)上海交通大學(xue)集成量子(zi)信息技術研究(jiu)中(zhong)xing)幕襝? 彌zhong)xing)慕鶼兔敉哦友兄瞥chu)一種結合集成芯片、光子(zi)概念和(he)非馮諾依曼計算(suan)架(jia)構的光子(zi)計算(suan)機,新計算(suan)機不(bu)僅(jin)在解決某些難題方面(mian)擁有(you)超(chao)越(yue)經(jing)典(dian)電子(zi)計算(suan)機的潛力,且(qie)物理尺度可擴(kuo)展。該研究(jiu)提(ti)供了超(chao)越(yue)經(jing)典(dian)計算(suan)機計算(suan)能(neng)力新思路,預示光子(zi)計算(suan)機未來(lai)可期。研究(jiu)發表于最新一期美國《科(ke)學(xue)進展》雜志(zhi)。

  不(bu)斷(duan)提(ti)升的集成度賦予電子(zi)計算(suan)機越(yue)來(lai)越(yue)強大的計算(suan)能(neng)力,不(bu)斷(duan)有(you)研究(jiu)指(zhi)出(chu),由于高度集成化導致芯片“散熱問題”和(he)“量子(zi)隧穿效應(ying)”,摩爾(er)定律在不(bu)遠的將來(lai)不(bu)再適shi)謾/p>

  金賢敏對記者(zhe)解釋說︰“尋求潛在新型計算(suan)方式是進一步推ping)死嗉撲suan)能(neng)力的重要手段(duan),量子(zi)計算(suan)、DNA計算(suan)、光計算(suan)等不(bu)斷(duan)被(bei)提(ti)出(chu)。2019年底, 谷歌(ge)演示了53量子(zi)比特的量子(zi)計算(suan)機,宣示‘量子(zi)霸權’,率先揭示了非馮諾依曼計算(suan)架(jia)構的優勢(shi)。”

  在最新研究(jiu)中(zhong),金賢敏團隊另闢蹊(qi)徑,不(bu)依賴(lai)脆弱的量子(zi)特性(xing),而是更多借助光子(zi)本身的優勢(shi),展示出(chu)光子(zi)計算(suan)機在特定計算(suan)問題上超(chao)越(yue)經(jing)典(dian)計算(suan)機的潛力。

  研究(jiu)團隊在光子(zi)計算(suan)機上求解的問題名為(wei)“子(zi)集和(he)問題”(SSP),從(cong)計算(suan)復雜度而言,屬(shu)于NP問題(經(jing)典(dian)計算(suan)機無法高效求解的一大類問題)中(zhong)最難解的一種,求解SSP可作為(wei)衡(heng)量新型計算(suan)架(jia)構計算(suan)能(neng)力的重要標準。

  在最新研究(jiu)中(zhong),研究(jiu)人員成功(gong)將SSP映射到由三種基本結構組成的三維集成光波導網絡中(zhong),並借助飛秒(miao)激光直(zhi)寫技術刻寫在光子(zi)芯片內部。當光子(zi)被(bei)注入(ru)光波導網絡時,計算(suan)過程由此被(bei)激活(huo)。光子(zi)作為(wei)計算(suan)載體,在光波導網絡中(zhong)演化,並行(xing)搜索所有(you)可能(neng)的演化路徑來(lai)尋找解。

  研究(jiu)發現,得益于光子(zi)計算(suan)機的並行(xing)運算(suan)方式、集成光波導網絡的緊(jin)湊性(xing),以及光超(chao)高的傳播(bo)速度、強抗干擾能(neng)力等“天賦chang)保SP求解速度更快(kuai),且(qie)物理尺度可擴(kuo)展。

  金賢敏表示,他們(men)計劃構建更大規模光子(zi)芯片和(he)測量系統,向(xiang)更大問題尺寸(cun)和(he)計算(suan)能(neng)力邁進。

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