"Считает со скоростью света": впервые создан сверхпроизводительный фотонный процессор

Инженеры впервые разработали нанофотонный аналоговый процессор, который должен значительно ускорить компьютерные вычисления.

Исследование опубликовано в научном журнале Nature.

Аналоговые фотонные технологии позволяют добиться беспрецедентной производительности вычислений, в отличие от современных компьютеров. Команда ученых во главе с Волкером Соргером из Университета Джорджа Вашингтона (США) разработала первый нанооптический процессор на основе программируемого материала — оксида индия-олова (ОИО). Его оптические свойства позволили значительно повысить скорость вычислений при низком расходе энергии.

"Этот нанофотонный процессор способен обрабатывая произвольные входные данные "со скоростью света", — пишут авторы исследования.

Аналоговый процессор работает по субволновой схеме Epsilon-Near Zero, позволяющей проводить вычисления в рамках специфической программы, в данном случае — для решения дифференциальных уравнений частных производных (их еще называют уравнениями математической физики). Такие уравнения используются для решения многих инженерных проблем в машиностроении и элекротехнике, но их решение требует больших вычислительных ресурсов, порой недоступных простым ПК. Но чип нового типа с ними справляется.

Эксперимент стал возможным благодаря достижениям в области метатроники — это относительно новая отрасль оптики, связанная с управлением светом при помощи оптических наносхем из метаматериалов. В то же время, такие структуры выполняют функции резисторов, конденсаторов и индукторов.

"Помимо теоретической основы, мы показали с помощью численного моделирования, что этот решатель для метатронных схем может быть реализован с использованием одного единственного материала — ОИО", — отметили авторы.

Пусть нанофотонные процессоры планируют использовать для весьма специфических задач, они смогут "разгрузить" традиционные высокопроизводительные компьютеры. Кроме того, чипы позволят ученым быстрее проводить вычисления и развивать промышленные технологии.

Ранее в США представили первый "суперкомпьютер на кристалле", содержащий 1000 ядер. По словам разработчиков, он сможет выполнять как обычные задачи, так и обеспечивать работу искусственного интеллекта.