比速度更速度

有没有一种计算机能超越目前最快的超级计算机？“光脑”给出了答案。

“光脑”对应于电脑而言，是光子计算机的简称。光子计算机是一种用光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存储和处理的新型计算机。不同于电子计算机对电子的控制，光子计算机的运行依靠激光器、光学反射镜、透镜、滤波器等光学元件和设备控制光子，完成光运算。

性能优越

用光子充当传递信息的载体，可以制造出性能比超级计算机快10000倍的“光脑”。

1.并行传输

由于目前电子计算机的中央处理器采用串行的处理方式，直接导致其工作时间实际只占总时间的1/3，其余大部分时间用来传输数据，也就是通常所说的缓存。

本来性能就一般的家用电脑大部分时间用来休息，这不是很气人吗？而“光脑”就能解决这一问题，它通过光子进行数据传播，光子彼此之间没有干扰，齐头并进。当电子排着长队逐个缓慢通过处理器时，光子已经肩并肩地开着光速飞机飞驰而过了。

2.超高速运算

由于光子计算机并行处理能力强，因而具有更高的运算速度。

电子的传播速度是593km/s，光子的传播速度却高达3×105km/s。对于电子计算机来说，电子是信息的载体，它只能通过一些相互绝缘的导线传导，即使在最佳状态下，电子在固体中的运行速度也远远不如光速。一旦光子计算机成功问世，将会比现在的超级计算机快1000倍至10000倍。

此外，电子计算机随着装配密度的不断提高，会使导体之间的电磁作用不断增强，散发的热量也逐渐增加，从而制约自身运行速度。而光子计算机就没有这种烦恼。

3.超大规模的信息存储量

与电子计算机相比，光子计算机的另一个优势为超大规模的信息存储量。光子计算机具有极为理想的光辐射源——激光器，且光子的传导不需要导线，即使在相交的情况下，它们之间也不会产生丝毫干扰。光子计算机无导线传递信息的平行通道，其密度实际上是无限的，一枚五分硬币大小的枚镜的信息通过能力竟是全世界现有电话电缆通道的许多倍。

4.能量消耗小，散发热量低

光子计算机是一种节能型产品，它的驱动只需同样规格的电子计算机驱动能量的一小部分，这不仅降低了电能消耗，大大减少了机器散发的热量，而且为光子计算机的微型化和便携化研制提供了便利的条件。

灵感来自蝴蝶

正如牛顿从树上掉下的苹果中悟出万有引力定律，开发“光脑”的灵感也源于大自然。

科学家发现蝴蝶翅膀漂亮的颜色既不是染料色也不是颜料色，而是一种新奇的色彩——结构色彩。这种结构色彩饱和度高、光泽绚丽且永不褪色。蝴蝶翅膀中特定的周期性结构对光具有调控性，使某一频率范围的波不能在此周期性结构中传播，继而被散射回来。人们将这种具有特定周期性结构的物质称为光子晶体。

类似于电子计算机中半導体元件可以有选择性地让电子通过，光子计算机中的光子晶体也可以作为光的开关，实现“0和1”的逻辑运算。光子计算机中的关键部件激光器就是通过这一原理实现的。

何时“飞入寻常百姓家”

光子计算机已成功被研制并取得了一系列新进展，如来自美国杜克大学的计算机电子工程师团队研发出能实现超快速开关的LED灯管，每秒钟开关900亿次的性能使它能取代之前的LED技术，构成光子计算机的硬件基础。

虽然目前我们使用的仍是电子计算机，但从发展趋势来说，“光脑”是最有潜力替代电脑的选手。相信在不久的将来，“光脑”会成为人们日常生活的伴侣。（据科普中国）