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最近量子计算在舆论上十分火热,大公司也动作频频。先是IBM宣布给企业提供量子计算的服务,几乎同时,谷歌的量子实验室则预言,五年内小型的量子计算机将会兴起。随着待处理数据量的几何数级不断增加,专业领域对运算能力的要求会越来越高。

在量子计算机尚未兴起的今天,密歇根大学的研究者提出了一种更强大的计算机设想——光波计算机。这种计算机抛弃了传统的电路,改用激光传递数据,并搭载量子处理器。相关的研究内容已经发表在了《自然光子学》杂志上。

密歇根大学的一个团队创建了一种新的技术。他们认为,这种技术有能力利用超短脉冲激光操纵电子,每一个持续100飞秒(100/1000000000000000秒)。

这个团队认为,光波电子可能是一个解决量子计算问题的更好途径。

该团队使用硒化镓作为半导体来进行电子转移,这让反弹的脉冲更短,这样一来,在传输数据的过程中可以控制电子。

雷根斯堡大学的物理学教授Rupert Huber是这个实验的负责人之一。他说:“在过去几年中,我们和其他组织发现,超短激光脉冲的振荡电场可以在固体中对电子进行来回移动。”

他们对这一点感到十分兴奋。因为“利用这个原则来构建未来的电脑,运算速率可以达到前所未有的地步,比现在最先进的电子产品快10到10万倍。”

对比最新一代的Intel Core i7处理器,其运算频率是4.2GHz, 每秒42亿个时钟周期。(小科普:时钟周期也被称为振荡周期,定义为时钟频率的倒数。时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内,CPU只完成一个最基本的动作。)

如果计算机的运算频率提高10万倍,那么将是一种量子飞跃(quantum leap)。

看下它的工作原理。因为电子同时具有光波和粒子的特性,因此可以辐射产生两种不同的激发态。两个激发态的波会相互干扰,结果就是脉冲电子以飞秒速度产生“指纹”( ‘fingerprint' )。

论文的合著者、密歇根大学电子工程和计算机科学教授Mackillo Kira说:“我们试图以两种不同的激发途径,去发射一个电子,这通常是不可能实现的,但这是量子世界,很多奇怪的事情的都会发生。”

然后,通过控制电子的兴奋水平,你来控制“指纹”,就可以将其转化成有意义的数据。

论文的合著者、密歇根大学电子工程和计算机科学教授Mackillo Kira表示,“随着新的可控的振荡频率和方向,真正的量子效应会在飞秒脉冲当中看到。”

随着万物互联和人工智能的发展,数据量的处理势必以几何数级的速度增长。如果上述科学家的设想能够成功实现,那么对于未来的AI和物联网的发展来说,可以说是应运而生。期待光波计算机的横空出世。