計算機是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?，對那些能更快地工作、更有效地解決復(fù)雜問題并通過最大限度地減少計算所需的能源而留下更小的環(huán)境足跡的需求越來越迫切。光子學(xué)的最新進展表明，通過光學(xué)設(shè)備有可能實現(xiàn)更有效的計算，這些設(shè)備通過利用超材料和光波之間的相互作用對輸入信號進行感興趣的數(shù)學(xué)運算--甚至還可以解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題。但到目前為止，這種計算機需要很大的占地面積和精確的、大面積的部件制造，由于它們的尺寸所以很難擴展到更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。

來自紐約市立大學(xué)研究生中心高級科學(xué)研究中心的研究人員在《Physical Review Letters》上新近發(fā)表的一篇論文詳細介紹了納米材料和光波相互作用方面的一個突破性發(fā)現(xiàn)并為開發(fā)能進行高級計算的小型低能耗光學(xué)計算機鋪平道路。

論文的通訊作者、紐約市立大學(xué)ASRC光子學(xué)計劃的創(chuàng)始主任、研究生中心的愛因斯坦物理學(xué)教授Andrea Alù博士指出：“大型數(shù)據(jù)中心日益增長的能源需求和當(dāng)前計算架構(gòu)的低效率已經(jīng)成為我們社會的一個真正挑戰(zhàn)。我們的工作表明，有可能設(shè)計出一種納米級的物體，它能有效地與光互動并以前所未有的速度和近乎零的能量需求解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題?！?/p>

研究人員設(shè)計出了一個由硅制成的納米級物體。當(dāng)用攜帶任意輸入信號的光波進行詢問時它能將一個復(fù)雜數(shù)學(xué)問題的相應(yīng)解決方案編碼到散射光中。該解決方案是以光速計算出來的且能耗最小。

“這一發(fā)現(xiàn)非常有前景，因為它為創(chuàng)造新一代非常節(jié)能、超快、超緊湊的納米級光學(xué)計算機和其他納米光子技術(shù)提供了一條實用途徑，可用于經(jīng)典和量子計算，”論文的第一作者、Alù實驗室的博士后研究助理Heedong Goh博士說道，“這些納米級光學(xué)計算機的尺寸非常小，對可擴展性特別有吸引力，因為多個納米結(jié)構(gòu)可以通過光散射組合并連接在一起從而實現(xiàn)復(fù)雜的納米級計算網(wǎng)絡(luò)?！?/p>