Сучасний огляд оптичних обчислень в ЗМІ

 

Аналоговий процесор працює за субхвилевою схемою Epsilon-Near Zero, що дозволяє проводити обчислення в межах специфічної програми, в цьому випадку — для вирішення диференціальних рівнянь з частинними похідними (їх ще називають рівняннями математичної фізики). Такі рівняння використовуються для вирішення багатьох інженерних проблем в машинобудуванні і елекротехниці, але їхнє виріішення вимагає великих обчислювальних ресурсів, часом недоступних простим ПК. Але чіп нового типу з ними справляється.

Аналогові фотонні технології дозволяють домогтися безпрецедентної продуктивності обчислень, на відміну від сучасних комп'ютерів. Команда вчених на чолі з Волкером Соргером з Університету Джорджа Вашингтона (США) розробила перший нанооптичний процесор на основі програмованого матеріалу — оксиду індію-олова (УІО). Його оптичні властивості дозволили значно підвищити швидкість обчислень при низькій витраті енергії.
Індій має зарядове число ... «Створений нами чіп може стати основою цілої галузі науки, про яку ми навіть уявити не могли. Чіп виготовлений і встановлений таким чином, що нам не потрібно його перебудовувати. З його допомогою ми можемо щодня проводити безліч експериментів, які були б немислимі ще кілька років тому».

Нехай нанофотонні процесори і планують використовувати для вельми специфічних завдань, вони зможуть "розвантажити" традиційні високопродуктивні комп'ютери. Крім того, чіпи дозволять вченим швидше проводити обчислення і розвивати промислові технології.

На думку багатьох вчених, оптичні квантові комп"ютери незабаром замінять нинішні електронні. Проривом у цьому напрямку стала робота спільної групи вчених, що представляють Брістольський університет і компанію Nippon Telegraph & Telephone. Вони розробили перепрограмований оптичний квантовий чіп. Для його виготовлення використовувалися скло, кремній і стандартні технології виготовлення напівпровідників. Нововведенням стали додаткові 6 хвилеводів для універсальних лінійно-оптичних перетворень і 15 складних інтерферометрів, кожен з яких можна програмувати. В результаті квантовий процесор зможе виконувати безліч операцій одночасно.

Спеціалізовані пристрої, такі як радіолокатори із синтезованою апертурою (SAR) та оптичні корелятори, були розроблені з використанням принципів оптичних обчислень. Оптичні корелятори покладаються на принцип паралельної обробки інформації світловими пучками. Це дозволяє їм виконувати складні операції, такі як розпізнавання образів, значно швидше, ніж традиційні електронні системи

Розподіл амплітуди світлового поля в площині фотоприймача пропорційний згортці амплітуди пропускання першого банера із зображенням Фур"є амплітуди пропускання другого банера. Процесори цього типу використовуються в якості складних просторових фільтрів в системах поліпшення зображення, а також в системах розпізнавання образів.

Спектр Фур"є двовимірного сигналу обчислюється за допомогою лінзи L та шару простору довжиною F. Решта елементів призначені для введення/виведення даних та освітлення системи. Для типового комп"ютера, що використовує швидкий алгоритм Кулі-Тьюкі, тривалість перетворення Фур"є зростає зі збільшенням точок вибірки n пропорційно: n log(n). В оптичному комп"ютері навіть у двовимірному корпусі ця процедура виконується всього за один машинний цикл, що робить оптичний комп"ютер незамінним для вирішення завдань, що вимагають швидкої оцінки обстановки та контролю в режимі реального часу.

Аргументи академіків у відставці упускають один важливий момент. Вони вважають, для того щоб втиснути фотони оптичного спектра в хвилеводи, розмір цих хвилеводів повинен бути порядку довжини хвилі. Наприклад, кілька сотень нм. При цьому дроти в мікросхемах мають характерні поперечні розміри порядку одиниць до десятків нанометрів. Те ж саме, очевидно, відноситься і до «оптичних логічних вентилів». У підсумку, якщо зробити оптичний комп"ютер, він вийде на багато порядків більше за розмірами, ніж аналогічний електронний, а крім того, ще незрозуміло, що буде зі швидкістю. Швидкість поширення сигналу по проводах в мікросхемах на порядки повільніше швидкості світла (тому що в першому наближенні такий нанорозмірний провід і є R-C «лінією передачі»), але це компенсується вкрай малими відстанями. В оптичному комп"ютері хоч і буде швидкість світла в середовищі, але через величезні (в порівнянні з чіпами) габарити затримки поширення навряд чи зменшаться. Зачекайте, в оптичних обчисленнях немає хвиль, так само як немає електромагнітних хвиль старого розливу. Світло – це потік електрино, що представляють собою сферично правильні кулі діаметром 1,1067247∙10^-16 м. Електрино рухаються пакетами напівкруглими кроками навколо осьового проміня, створеного електроном, швидкість випромінювання становить 2,997792458∙10⁸ м/с, не плутати зі швидкістю світла.