"Рахує зі швидкістю світла": вперше створено надпродуктивний фотонний процесор

Інженери вперше розробили нанофотонний аналоговий процесор, який повинен значно прискорити комп'ютерні обчислення.

Дослідження опубліковане в науковому журналі Nature.

Аналогові фотонні технології дозволяють домогтися безпрецедентної продуктивності обчислень, на відміну від сучасних комп'ютерів. Команда вчених на чолі з Волкером Соргером з Університету Джорджа Вашингтона (США) розробила перший нанооптичний процесор на основі програмованого матеріалу — оксиду індію-олова (УІО). Його оптичні властивості дозволили значно підвищити швидкість обчислень при низькій витраті енергії.

"Цей нанофотонний процесор здатний обробляючи довільні вхідні дані "зі швидкістю світла", — пишуть автори дослідження.

Аналоговий процесор працює за субхвилевою схемою Epsilon-Near Zero, що дозволяє проводити обчислення в межах специфічної програми, в цьому випадку — для вирішення диференціальних рівнянь з частинними похідними (їх ще називають рівняннями математичної фізики). Такі рівняння використовуються для вирішення багатьох інженерних проблем в машинобудуванні і елекротехниці, але їхнє виріішення вимагає великих обчислювальних ресурсів, часом недоступних простим ПК. Але чіп нового типу з ними справляється.

Експеримент став можливим завдяки досягненням в області метатроніки — це відносно нова галузь оптики, пов'язана з управлінням світлом за допомогою оптичних наносхем з метаматеріалів. У той же час, такі структури виконують функції резисторів, конденсаторів і індукторів.

"Крім теоретичної основи, ми показали за допомогою чисельного моделювання, що цей вирішувач для метатронних схем може бути реалізований з використанням одного єдиного матеріалу — УІО", — зазначили автори.

Нехай нанофотонні процесори і планують використовувати для вельми специфічних завдань, вони зможуть "розвантажити" традиційні високопродуктивні комп'ютери. Крім того, чіпи дозволять вченим швидше проводити обчислення і розвивати промислові технології.

Раніше в США представили перший "суперкомп'ютер на кристалі", що містить 1000 ядер. За словами розробників, він зможе виконувати як звичайні завдання, так і забезпечувати роботу штучного інтелекту.