關(guān)于作者
一個畢業(yè)于北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系，在中國科學(xué)院計(jì)算所、計(jì)算中心和網(wǎng)絡(luò)中心工作過，在澳大利亞科工組織DMS、香港浸會學(xué)院數(shù)學(xué)系和中國21世紀(jì)議程管理中心等處工作過，多次獲國家和中科院科技獎并享受政府特殊津貼的退休老頭?，F(xiàn)在在【中國科普博覽】網(wǎng)“科學(xué)新語林”欄目里開設(shè)一個《數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)》的個人專欄，愿和愛好數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)的各界網(wǎng)友和青少年朋友，談?wù)剬?shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)的看法、想法。
光子計(jì)算機(jī)：速度永遠(yuǎn)等于光速
張建中
2012年05月18日
光子計(jì)算機(jī)（又叫光學(xué)計(jì)算機(jī)），是一種用光信號進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型計(jì)算機(jī)。它由激光器、光學(xué)反射鏡、透鏡、濾波器等光學(xué)元件和器件組成，靠激光束進(jìn)入反射鏡和透鏡組成的陣列進(jìn)行信息處理，以光子代替電子，光運(yùn)算代替電運(yùn)算。光的并行、高速，天然地決定了光子計(jì)算機(jī)的并行處理能力很強(qiáng)，具有超高運(yùn)算速度。光子計(jì)算機(jī)還具有與人腦相似的容錯性，系統(tǒng)中某一元件損壞或出錯時，并不影響最終的計(jì)算結(jié)果。光子在光介質(zhì)中傳輸所造成的信息畸變和失真很小，光傳輸、轉(zhuǎn)換時能量消耗和散發(fā)熱量極低，對使用環(huán)境條件的要求比電子計(jì)算機(jī)低得多。
與電子相比，光子具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：它的速度永遠(yuǎn)等于光速、具有電子所不具備的頻率及偏振特征，從而大大提高了傳載信息的能力。此外，光信號傳輸根本不需要導(dǎo)線，即使在光線交會時也不會相互干擾、相互影響。一塊直徑僅2厘米的光棱鏡通過的信息比特率可以超過全世界現(xiàn)有全部電纜總和的300多倍。光學(xué)計(jì)算機(jī)的智能水平也將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電子計(jì)算機(jī)的智能水平，是人們夢寐以求的理想計(jì)算機(jī)。
作為實(shí)驗(yàn)室研究的光子計(jì)算機(jī)，早在1986年就已研制成功，比當(dāng)時最快的電子計(jì)算機(jī)還要快1000倍。1990年初，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室又成功研制了一臺光子數(shù)字處理器，向光子計(jì)算機(jī)的正式研制成功邁進(jìn)了一大步。近十多年來，光子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，如光存儲技術(shù)、光互聯(lián)技術(shù)、光集成器件等方面的研究都已取得突破性進(jìn)展，為光子計(jì)算機(jī)的研制、開發(fā)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。光子計(jì)算機(jī)的問世和進(jìn)一步研制、完善，將為人類跨向更加美好的明天，提供無窮的力量。
與電子相比，光子具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：它的速度永遠(yuǎn)等于光速、具有電子所不具備的頻率及偏振特征，從而大大提高了傳載信息的能力。此外，光信號傳輸根本不需要導(dǎo)線，即使在光線交會時也不會相互干擾、相互影響。一塊直徑僅2厘米的光棱鏡通過的信息比特率可以超過全世界現(xiàn)有全部電纜總和的300多倍。光學(xué)計(jì)算機(jī)的智能水平也將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電子計(jì)算機(jī)的智能水平，是人們夢寐以求的理想計(jì)算機(jī)。
作為實(shí)驗(yàn)室研究的光子計(jì)算機(jī)，早在1986年就已研制成功，比當(dāng)時最快的電子計(jì)算機(jī)還要快1000倍。1990年初，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室又成功研制了一臺光子數(shù)字處理器，向光子計(jì)算機(jī)的正式研制成功邁進(jìn)了一大步。近十多年來，光子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，如光存儲技術(shù)、光互聯(lián)技術(shù)、光集成器件等方面的研究都已取得突破性進(jìn)展，為光子計(jì)算機(jī)的研制、開發(fā)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。光子計(jì)算機(jī)的問世和進(jìn)一步研制、完善，將為人類跨向更加美好的明天，提供無窮的力量。
美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制的光子計(jì)算機(jī)