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美军投巨资研制光子芯片 比电子技术快百万倍

2016-05-20 09:55
夜隼008
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  光子芯片可用于电子信息对抗、武器装备研究、大数据处理和生命科学探索等领域,是未来实现神机妙算、引领时代变革的核心技术之一。

  在与韩国棋手李世石的围棋大战中,虽然智能机器人最终取得胜利,但也由于棋局复杂、数值计算量大而频现漏洞,充分暴露了电子芯片在数据处理能力和高速稳定运行方面的短板。随着大数据时代和信息化战争的到来,各种作战和保障数据相互交织,对实时信息处理提出了更高要求。

  美国科罗拉多大学科研人员日前研制成功世界上第一款依靠“光子”传输资料的微处理器芯片。光计算主要利用光的物理性质进行大容量信息处理,一旦投入运行,将彻底改变智能手机、超级计算机和大型运算中心的计算与网络构架,在军事和民用领域具有广泛的应用前景。目前,美国海军和美国导弹防御局先后投入巨资开展光子芯片的研制。作为未来信息战争的“最强大脑”,光子芯片在电子信息对抗、军事多维物联网、战场数据处理、战场气象预报及作战数字通信系统等领域有广泛发展前景,是新军事变革的重要信息化装备。

  快速灵敏神机妙算

  光粒子是一定物理层面上速度最快的粒子,光波具有不同的波长、频率、偏振态和相位信息,可以用来代表不同数据。利用光子芯片构建光计算系统,运算速度快、信息失真小、消耗能量低。理论上,光学计算机可以在启动的一瞬间完成所有信息处理,可对高复杂度、大数据量计算实时并行处理。

  光子芯片具有明显的速度优势。以光速进行的高效计算,只要在数字信号处理器上附加一个光学加速器,就可以制成光学数字信息处理器,可使传统电子芯片的运算速度得到巨大提升。由于传输所造成的信息畸变和失真极小,光器件的开关速度比电子器件快得多,因此光计算机的运算速度在理论上可达每秒千亿次以上,其信息处理速度比电子计算机要快数百万倍。Intel公司研制的光信号数据传输样机,传输的速率高达10GB/s,是普通USB线速率的20倍。

  美国科罗拉多大学研制的光子芯片,依靠“光子——电子”系统协同运转,单个芯片上整合了超过7000万个电晶体以及850个光子元件,具有逻辑处理电路、内存等功能,比现有的电子芯片运行速度快50倍。据科学估算,未来单个光子芯片将能同时执行100万个并行任务,大量光子芯片并行运算,数据处理能力可达到目前最庞大的电子芯片计算机的1000倍。

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