Laskentaa valoaalloilla

Fotoneihin perustuvassa aaltopohjaisessa laskennassa matemaattisia operaatioita käsitellään, kun signaalit etenevät porttien välillä ilman systeemisiä viiveitä, joten aaltopohjainen laskenta voi toimia näennäisesti valon nopeudella, ollen siten paljon nopeampi kuin perinteiset digitaaliset tietokoneet.

Aaltopohjaisella laskennalla on myös etuina myös yksinkertainen arkkitehtuuri, rinnakkaisskaalautuvuus ja alhainen virrankulutus.

Vaikka tämän tekniikan toteuttamiseen on useita tapoja, niillä kaikilla on merkityksellisiä rajoituksia, kuten monimutkainen suunnitteluprosessi, rajoitettu toiminnallisuus ja vaikeus fyysisessä toteutuksessa.

Nyt kiinalaisen Southeast Universityn tutkijat ovat saavuttaneet merkittävän läpimurron käyttämällä metapintoja keskeisenä fotonitekniikkana, joka tutkijoiden mukaan lupaa vallankumouksellista sähkömagneettisten aaltojen hallintaa.

Heidän uraauurtava metapinnan kautta toteutettu tietokone suorittaa tehokkaasti nopeita analogisia matriisilaskelmia, jotka lamauttaisivat paljon nopeammat digitaaliset supertietokoneet.

Metapinnoilla on joustavia ja tehokkaita kykyjä käsitellä sähkömagneettisia aaltoja, ja ne ovat hyviä ehdokkaita seuraavan sukupolven aaltopohjaisten tietokoneiden rakentamiseen.

Heriot-Watt Universityn tutkijat ovat puolestaan löytäneet tehokkaan uuden tavan ohjelmoida optisia piirejä.

Tutkimuksemme osoittaa vaihtoehtoisen ja monipuolisemman tavan suunnitella ohjelmoitavia optisia piirejä luonnossa luonnollisesti esiintyvällä prosessilla.

Professori Mehul Malik ja hänen tiiminsä suorittivat tutkimuksensa käyttämällä kaupallisia optisia monimuotokuituja. Hyödyntämällä valon luonnollista sirontakäyttäytymistä optisen kuidun sisällä, he havaitsivat pystyvänsä ohjelmoimaan optisia piirejä kuidun sisällä erittäin tarkasti.

"Kun valo pääsee optiseen kuituun, se siroaa ja sekoittuu monimutkaisilla tavoilla", professori Malik selittää. "Oppimalla tämän monimutkaisen prosessin ja tarkasti muokkaamalla optiseen kuituun ajettavaa valoa olemme löytäneet tavan muokata piiriä valolle sopivaksi kuidun epäjärjestyksen sisällä."

"Optisia piirejä tarvitaan esimerkiksi kvanttiviestintäverkkojen lopussa, jotta informaatiota voidaan mitata sen jälkeen, kun sitä on kuljettu pitkiä matkoja", professori Malik selittää. "Ne ovat myös keskeinen osa kvanttitietokonetta, jossa niitä käytetään monimutkaisten laskelmien suorittamiseen valohiukkasilla."

Koneoppiminen – tekoäly – on toinen alue, jossa optisia piirejä käytetään valtavien tietomäärien käsittelemiseen erittäin nopeasti.

Aiheista aiemmin: