加州理工學院（Caltech）研究人員推出一款時脈速度可超過 100 GHz 全光學電腦，有望推動運算世界轉型躍進，並開啟超快運算的新時代。
外媒 Boy Genius Report 報導，電腦時脈速度決定執行指令的速度，是影響效能的關鍵因素。從歷史上看，時脈速度依循摩爾定律穩步提升，但在 2000 年代初期，時脈速度停滯在 5 GHz 左右，這背後有兩大主要障礙。
第一個是「Dennard 縮放比例定律」（Dennard Scaling），它認為縮小電晶體可維持效率。然而，較小的電晶體會漏出電流，導致更高的功耗；同時，馮紐曼瓶頸（Von Neumann bottleneck）限制記憶體與處理器之間的資料傳輸速度。
這些挑戰延緩需要超高速處理的應用。但據 AI 論文平台 arXiv 上一項預先發表的研究，這一切很快就會改變，因為第一台 100GHz 全光電腦即將誕生，透過使用光來取代電力，避開這些限制。
這台新電腦的核心是一種基於光學實現的循環神經網路。該設備完全在光學領域內運作，利用雷射脈衝來處理資料。其中一個關鍵零組件是光學腔體，它同時作為記憶體和運算層。光訊號以雷射脈衝的頻率進行高速循環和操作。
這種架構使全光電腦以無與倫比的速度和效率執行訊號分類、時間序列預測及影像生成等任務。與傳統設計不同的是，光學方法消除與資料傳輸和功率密度相關的瓶頸。
這種性質的電腦有望徹底改變高速電信、超快成像和生成式 AI，特別是如果與一些研究人員所創造的增強邏輯門結合的話。此外，自駕車可能依賴這項技術進行瞬間決策，進一步提高自動駕駛電動汽車的可靠性。
展望未來，研究人員目標是利用鈮酸鋰（lithium niobate）薄膜等先進材料，將這項技術整合至精巧、可擴充的系統中。
（首圖來源：pixabay）
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