Multiplikátor světelných signálů může být klíčem k supervelmocům

Nový typ optických počítačů může vyřešit mnoho složitých problémů, které jsou nepřístupné i těm nejvýkonnějším superpočítačům.

Podle vědců na Skolkovském institutu vědy a technologie na univerzitě v Cambridge lze výkonnou třídu výpočetních problémů využívajících teorii grafů, neuronových sítí, umělé inteligence a kódů pro opravu chyb vyřešit vynásobením světelných signálů. ,

V článku publikovaném v časopise Fyzické psaní dopisůNabízejí nový typ výpočetní techniky, který by mohl přinést revoluci v analogové výpočetní technice dramatickým snížením počtu světelných signálů potřebných ke zjednodušení hledání nejlepších matematických řešení umožněním vysokorychlostního optického výpočtu.

Optický nebo fotonový výpočet používá pro výpočet fotony produkované lasery nebo diodami, na rozdíl od konvenčních počítačů využívajících elektronický systém. Protože fotony jsou prakticky nehmotné a mohou cestovat rychleji než elektrony, optický počítač bude vysokorychlostní, energeticky efektivní a schopný zpracovávat informace současně napříč více časovými nebo prostorovými optickými kanály.

V optickém počítači je výpočetní prvek, alternativa k digitálnímu počítači, nula, představovaná spojitou fází světelného signálu;

Optický počítač se světelným pulsem

Schéma interakcí světelných pulsů, protože navrhovaný optický počítač řeší problémy binární optimalizace vyššího řádu. Světelné fáze přicházející z několika světelných pulzů se kombinují, aby změnily fáze každého světelného impulsu, dokud nebude nalezeno řešení. Půjčka: Gleb Berloff

Skutečný život však představuje závažné nelineární problémy, když více neznámých současně mění hodnoty jiných neznámých během několika interakcí. V tomto případě selže tradiční přístup k optickému výpočtu, který lineárně kombinuje světelné vlny.

Natalia Berloff, profesorka na cambridgeském oddělení aplikované matematiky a teoretické fyziky, a Nikita Straw, studentka Skolkovského institutu vědy a technologie, zjistili, že optické systémy mohou kombinovat světlo znásobením světelných vln popisem vlnových délek.:

Ilustrovali tento jev kvazi-částicemi zvanými polaritony, které jsou polovláknovými materiály, a rozšířili tuto myšlenku na větší třídu optických systémů, jako jsou světelné impulsy ve vlákně. V prostoru mohou být vytvářeny drobné pulsy nebo kuličky synchronních ultra-pohyblivých polaritonů, které se nelineárně shodují díky složení polárních materiálů.

„Zjistili jsme, že klíčovou součástí je způsob, jakým spárujete své tepny,“ řekl Straw. „Pokud jsou spojení a intenzita světla přijímány správně, světlo se znásobí, což ovlivní fáze jednotlivých impulsů a dá odpověď na problém. To vám umožní používat světlo k řešení nelineárních problémů. “

Násobení vlnových funkcí k určení fáze světelného signálu každého prvku těchto optických systémů pochází z nelinearity, která se přirozeně vyskytuje nebo je importována do systému.

„Překvapením je, že není nutné promítat spojité světelné fáze na stavy„ 0 “1„ 1 “potřebné k řešení problémů binárních proměnných,“ uvedl Straw. „Místo toho se systém snaží tyto stavy vytvořit dokončením hledání konfigurace s nejnižší energií. Jedná se o funkci, která pochází ze znásobení světelných signálů. „Naopak, předchozí optické přístroje vyžadují rezonanční buzení, které externě reguluje fáze na binární hodnoty.“

Autoři také navrhli způsob, jak nasměrovat systémové cesty k řešení dočasnou změnou vazebních sil signálu.

„Musíme začít identifikovat různé třídy problémů, které lze vyřešit přímo pomocí vyhrazeného fyzického procesoru,“ řekl Berloff, který rovněž zastává pozici na Skolkovském institutu vědy a technologie. „Kvalitní binární optimalizační problémy jsou jednou z takových lekcí a optické systémy mohou být při jejich řešení velmi účinné.“

Stále existuje řada výzev, kterým je třeba čelit, než optické výpočty mohou ukázat svoji převahu v řešení složitých problémů ve srovnání s moderními počítači.

„Změna našeho pole pro okamžité řešení různých typů problémů může optické výpočetní stroje přiblížit řešení skutečných problémů, které nelze vyřešit klasickými počítači,“ uvedl Berloff.

Odkaz. Nikita Straw և Natalia G. Berloff „Diskrétní vícenásobná optimalizace s koncentrátorem – přepínače komplexního připojení s kompatibilními sítěmi“. 5. února 2021 Fyzické psaní dopisů,
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

Naneste na krém Deep Heat

Podle Experimentální biologie 6. května 2021 Studie odhalila zvýšení aerobního výkonu u sportovců, kteří používali krém s hlubokým teplem bez lékařského předpisu. Hluboké tepelné krémy, které sportovci...

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Byly vyvinuty ploché nudle, které se při vaření transformují do tvaru

CMU Lab vede vývoj nudlí, které se při vaření transformují do tvaru. Fotografický kredit: Carnegie Mellon University Ploché nudle zajišťují udržitelnější balení, přepravu a...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Newsletter

Subscribe to stay updated.