Ang “pagpaparami” ng mga ilaw na signal ay maaaring maging susi sa mga computer na may mataas na kapangyarihan na optikal

Ang isang bagong uri ng optical computing ay maaaring malutas ang mga kumplikadong problema na hindi maa-access kahit na ang pinaka-makapangyarihang mga supercomputer.

Ayon sa mga mananaliksik mula sa Cambridge University at sa Skolkov Institute of Science and Technology sa Russia, isang mahalagang klase ng mga kumplikadong problema sa computational gamit ang teoryang grap, mga neural network, artipisyal na intelihensiya at mga code na naitama ng bug ay maaaring ipalaganap ng mga ilaw na signal. .

Sa isang artikulong nalathala sa journal Mga sulat ng pisikal na inspeksyonnag-aalok sila ng isang bagong uri ng computing na maaaring baguhin ang pagbabago ng analog computing sa pamamagitan ng labis na pagbawas ng bilang ng mga light signal na kinakailangan sa isang pinasimple na paghahanap para sa mas mahusay na mga solusyon sa matematika na nagbibigay-daan sa iyo upang lumikha ng mga ultra-mabilis na computer na optikal.

Sa kompyuter ng optikal o photon, ang mga photon na nakuha ng mga laser o diode ay ginagamit para sa mga pagkalkula, hindi katulad ng mga klasikal na computer, na gumagamit ng mga electron. Dahil ang mga photon ay halos walang masa at maaaring gumalaw nang mas mabilis kaysa sa mga electron, ang isang computer na optikal ay ultrafast, mahusay sa enerhiya, at may kakayahang sabay na nagpoproseso ng impormasyon sa maraming mga temporal o spatial na optical channel.

Ang isang elemento ng computing sa isang computer na pang-optikal – isang kahalili sa mga yunit at zero ng isang digital computer – ay kinakatawan ng isang tuluy-tuloy na yugto ng ilaw signal, at ang mga kalkulasyon ay karaniwang nakakamit sa pamamagitan ng pagdaragdag ng dalawang ilaw na alon na nagmumula sa dalawang magkakaibang mapagkukunan at pagkatapos ay i-project ang magreresulta sa estado na “0” o “1”.

Banayad na pulso na optikal na computer

Ang iskema ng pakikipag-ugnay ng light pulses tulad ng inaalok na optikong computer ay malulutas ang mga problema ng binary optimization ng isang mas mataas na order. Ang mga light phase na nagmumula sa maraming mga light pulso ay pinagsama upang mabago ang mga phase ng bawat light pulse hanggang sa matagpuan ang isang solusyon. May-akda: Gleb Berloff

Gayunpaman, ang tunay na buhay ay nagtatanghal ng mga napaka-hindi linya na problema kapag maraming hindi kilalang sabay na binabago ang mga kahulugan ng iba pang mga hindi kilalang sa isang pakikipag-ugnay sa cartoon. Sa kasong ito, nabigo ang tradisyunal na diskarte sa optical computing, na tuwirang pinagsasama ang mga light alon.

Ngayon si Propesor Natalia Berloff ng Kagawaran ng Applied Matematika at Teoretikal na Physics ng Cambridge at postgraduate na si Nikita Stroev ng Skolkovo Institute of Science and Technology ay natuklasan na ang mga optikal na sistema ay maaaring pagsamahin ang ilaw sa pamamagitan ng pag-multiply ng mga pag-andar ng alon na naglalarawan sa mga light wave kaysa sa pagdaragdag sa kanila at pagkatawan sa kanila. . sa pagitan ng mga light alon.

Inilarawan nila ang kababalaghang ito sa mga quasiparticle na tinatawag na polaritons, na kalahating ilaw at kalahating bagay, habang pinapalawak ang ideya sa isang mas malaking klase ng mga optical system, tulad ng light pulses sa mga hibla. Ang maliliit na pulso o mga punto ng magkakaugnay, napakabilis na paglipat ng mga polariton ay maaaring malikha sa kalawakan at hindi magkakapatong sa bawat isa dahil sa bagay na sangkap ng mga polariton.

“Nalaman namin na ang pangunahing sangkap ay kung paano mo ikonekta ang mga salpok,” sabi ni Stroev. “Kapag nakuha mo nang tama ang koneksyon at tindi ng ilaw, dumarami ang ilaw, nakakaapekto sa mga yugto ng mga indibidwal na pulso, na nagbibigay ng sagot sa problema. Pinapayagan kang gumamit ng magaan upang malutas ang mga hindi linya na problema. “

Ang pagpaparami ng mga pag-andar ng alon upang matukoy ang yugto ng light signal sa bawat elemento ng mga optical system na ito ay sanhi ng nonlinearity na natural na nangyayari o ipinakilala sa system mula sa labas.

“Ang sorpresa ay hindi kailangang ipalabas ang tuluy-tuloy na mga yugto ng ilaw papunta sa” 0 “at” 1 “na mga estado na kinakailangan upang malutas ang mga problema sa mga binary variable,” sinabi ni Stroev. “Sa halip, hinahangad ng system na humantong sa mga estado na ito sa pagtatapos ng paghahanap para sa isang minimum na pagsasaayos ng enerhiya. Ito ay isang pag-aari na nagmula sa pagpaparami ng mga light signal. Sa kabaligtaran, ang mga nakaraang mga makina na salamin sa mata ay nangangailangan ng resonant na paggulo, na panlabas na inaayos ang mga phase sa mga halagang binary.

Ang mga may-akda ay iminungkahi din at nagpatupad ng isang paraan upang gabayan ang mga system trajectory sa isang solusyon sa pamamagitan ng pansamantalang pagbabago ng mga puwersa sa komunikasyon ng mga signal.

“Kailangan naming simulang kilalanin ang iba’t ibang mga klase ng mga problema na maaaring malulutas nang direkta sa isang espesyal na pisikal na processor,” sabi ni Berloff, na may posisyon din sa Skolkovo Institute of Science and Technology. “Ang mas mataas na order na mga problema sa pag-optimize ng binary ay isang tulad ng klase, at ang mga optikal na sistema ay maaaring maging napaka-epektibo sa paglutas ng mga ito.”

Marami pang mga gawain na kailangang malutas bago maipakita ng optikal na computing ang kahusayan nito sa paglutas ng mga kumplikadong problema sa mga modernong elektronikong computer: kasama nila – pagbawas ng ingay, pagwawasto ng error, pagpapabuti ng kakayahang sumukat at pamamahala ng system.

“Ang pagbabago ng aming istraktura upang direktang malutas ang iba’t ibang mga uri ng mga problema ay maaaring magdala ng mga optik na computer na malapit sa paglutas ng mga tunay na problema na hindi malulutas ng mga klasikong computer,” sabi ni Berloff.

Sanggunian: “Discrete polynomial optimization na may isang coherent network ng condensates at isang kumplikadong koneksyon sa paglipat” nina Nikita Stroyev at Natalia Georgievna Berloff. Pebrero 5, 2021, Mga sulat ng pisikal na inspeksyon.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.050504

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Mga bloke ng dami ng gusali para sa mga kakaibang elektronikong katangian ng magnetiko at magnetiko

Ang mga metal ng paglipat ay naka-crosslink sa graphene ng isang form ng electron beam na nangangako ng mga bloke ng kabuuan ng gusali....

Global Warming Threatens Food Chains – “Ang Epekto ay Maaaring Maging Mahusay”

Sinuri ng pag-aaral ang plankton sa mga lawa ng tubig-tabang na nahantad sa pitong taon ng pang-eksperimentong init. Kredito: University of Exeter Ang pagtaas...

Pagbotelya ng Pinakalamig na Plasma sa Daigdig upang Ipakita ang mga Lihim ng Lakas ng Fusion

Ang mag-aaral na nagtapos sa Rice University na si Grant Gorman ay nagtatrabaho sa Rice's Ultracold Atoms at Plasmas Lab. Larawan: Jeff Fitlow...

Pakiramdam ng Paglahok sa Susi sa Pagsulong

Ang mga mag-aaral ng high school ay lalo na na uudyok sa loob ng paaralan kung sa palagay nila kabilang sila sa kanilang paaralan. Maaaring...

Ang mga mananaliksik ay nagkakaroon ng mas mabilis na pagtatasa ng network upang mapahusay ang mga referral algorithm at mga paghahanap sa web

Ang mga mananaliksik ng MIT ay bumuo ng software upang mas mahusay na patakbuhin ang mga aplikasyon ng grapiko sa isang saklaw ng hardware...

Newsletter

Subscribe to stay updated.