光計算機

計算機的功率取決於其組成部件的運行速度和排列密度，光在這兩個方面都很理想。光子的速度即光速，為每秒30萬千米，是宇宙中最快的速度。激光束對信息的處理速度可達現有半導體硅器件的1000倍。1990年，貝爾實驗室推出了一台由激光器、透鏡、反射鏡等組成的計算機，這就是光計算機的雛形。隨後，英、法、比、德、意等國的70多名科學家研製成功了一台光計算機，其運算速度比普通的電子計算機快1000倍。光計算機是利用納米電漿子元件作為核心製造，通過光信號進行信息運算的，這種利用光作為載體進行信息處理的計算機被稱為光計算機，又稱為光腦。

光計算機是由光代替電子或電流，實現高速處理大容量信息的計算機。其基礎部件是空間光調製器，並採用光內連技術，在運算部分與存儲部分之間進行光連接，運算部分可直接對存儲部分進行并行存取。突破了傳統的用匯流排將運算器、存儲器、輸入和輸出設備相連接的體系結構。運算速度極高、耗電極低。目前尚處於研製階段。

光計算機就是充分利用光的特性，與電的特性相比，它所具有無法比擬的各種優點：

第一，光器件允許通過的光頻率高、範圍大，也就是所謂的帶寬非常大，傳輸和處理的信息量極大。兩束光要發生干涉，必須頻率相同，振動方向一致和有不變的初始相位差。因此，同一根光導纖維中能并行地傳輸很多波長不同或波長相同但振動方向不同的光波，它們之間不會發生干涉。有人計算每邊長1.5厘米左右的三稜鏡，信息通過能力比全世界現有的全部電話電纜的通過能力還大好多倍。

第二，信息傳輸中畸變和失真小，信息運算速度高。光和電在介質中傳播速度都極快，但光和電不同，光計算機是“無”導線計算機，光在光介質中傳輸不存在寄生電阻、電容和電感問題，光器件又無接地電位差，因此，傳輸所造成的信息畸變和失真極小，光器件的開關速度比電子器件快得多。光計算機的運算速度在理論上可達每秒千億次以上，其信息處理速度比電子計算機要快數百萬倍。

第三，光傳輸和轉換時，能量消耗極低。儘管集成電路中的電流十分微弱，但由於集成度的提高，功耗仍然是個大問題，對於巨型計算機，問題更為嚴重。光計算機卻不同，除了激光源需要一定的能量以外。光在傳輸和轉換時，能量消耗卻極低。

光計算機的出現，將使21世紀成為人機交際的時代；在未來光計算機的運用也非常廣泛，特別是在一些特殊領域，比如預測天氣，氣候等一些複雜而多變的過程；還可應用在電話的傳輸上。使用光波而不是電流來處理數據和信息對於計算機的發展而言是非常重要的一步；在將來，光計算機將為我們帶來更強勁的運算能力和處理速度。甚至會為將來和生物科學等學科的交叉融合打開一扇新的大門。