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仅需一束激光计算机速度有望能再快100万倍

归档日期:04-13       文本归类:非传统计算机      文章编辑:爱尚语录

  1996年12月11日,美国英特尔公司最近为美能源部开发出世界上速度最快的超级计算机,每秒可运算1.4万亿次,在超级计算机发展史上首次突破每秒万亿次大关。

  随者互联网和人工智能的发展,大数据时代即将来临,云储存和云计算的发展也日新月异,而超级计算机的高速度和大容量正好契合大数据技术所需的条件,因此,在未来的发展中,大数据技术将会和超级计算机相互促进,共同发展,其前景十分开阔。不仅如此,超级计算机在其他领域的应用也非常泛,如气候环境,医疗,国防等。超级计算机的发展水平可以作为一个国家信息化发展的衡量标准,它也是综合国力的一个标志。

  在今年,超级计算机有了新的创新。传统计算机芯片用电压驱动晶体管开合,而新计算机模型创新性地采用了激光脉冲驱动晶格中的电子,使其快速转变状态,从而实现从“ 0 ”到“ 1 ”的转变。比晶体管还要快 100 万倍。

  激发态电子可以处于不同的量子态,即所谓“赝自旋”。为了方便理解,我们把不同的量子态想象成围绕分子的几条不同的跑道,而电子量子态的转变,就是电子在不同的跑道上来回切换。

  电子在六角蜂窝晶格中的行为与分子中相似。钨硒六角蜂窝晶体结构中,电子只有两个激发态,对应的两个能量较高的跑道。研究人员用一束偏振红外激光照射晶格后,电子被激发到了能量较高的外层跑道上。这本身没有什么特别的,但关键的一步来了,在电子落回基态跑道之前,激光的偏振方向发生了改变,电子又跳到了另一个激发态的跑道上面。这正是传统计算机芯片中晶体管的一次开合,而这种特殊材料中电子的转换速度比晶体管的开合速度要快得多。

  研究人员还探讨了室温量子计算的可能性。一旦成功实现电子的叠加态,这将会是量子计算里程碑式的突破。

  如今的计算机硬件对于普通用户来说已经出现了性能过剩的局面,但对于一些专业领域来说,仍对于更高性能的计算机如饥似渴。

  “在未来,制造一种超高速量子信息设备是可行的,这种设备可以在光波振动的瞬间完成状态翻转”,这项研究的领导者、雷根斯堡大学物理系教授 Ruper Huber 在一份声明中说,他同时也是。尽管未来风光无限,目前为止这个设想还停留在理论阶段。事实上,研究人员在这个系统上实现的仅仅是无序的,不包含任何信息的 0-1 翻转,离实现真正的“计算”还有很长的路要走,更不用说实质的运算了。

  尽管如此,这仍然是一次从电驱动到光驱动的大胆尝试,而它潜在的超速运算能力和实现室温量子运算的可能性,都为下一代超速运算开辟了一个新的方向。

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