@ 2016.02.04 , 13:30
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搞定“光子计算机”大难题,运行再也不怕过热

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俄罗斯物理学家已经知道如何防止光子计算机的一个关键元件过热,这意味着我们和光速数据处理之间的最大阻碍之一已被克服。我们仅需简单地将微处理器中的电子换成光子,便既能使计算机的运行速度快上好几万倍,还能解决影响所有人的一个大问题——电子在处理器和储存器之间的移动速度即将达到极限。

这个问题被称为“冯诺依曼瓶颈”:假如从储存器提取或储存信息的速度已达极限,那么研发更快的电子计算机系统处理器便毫无意义。我们需要对系统进行彻底的重新思考,于是量子计算机和光子计算机便应运而生。

尽管用光子取代电子听上去很简单,但要真正实现它可一点都不简单。虽然用光(而非电)运行现有的计算机能够有效地提升数据的转移速率,但硅芯片依旧要求光子能够转化为电子进行处理。这意味着一切都将再次降速,而系统会在转化过程中消耗大量额外能量,这还不如一开始就使用电子呢。

因此,我们需要彻底重建计算机,以便对光子进行处理。这一点是显而易见的,而IBM、英特尔、惠普、美国国防军目前都投资了数十亿美元在“光电芯片”的研发上。这种芯片以电进行计算,但用光运输信息。

如果你曾近距离观察过微芯片,那么就会知道它们由各种各样紧密弯曲的通道构成——这些是电子运行的通道。但新版芯片的问题在于,我们很难让光弯曲通行,而解决方法便是“等离子体激元元件”,它能利用金属表面光子和电子的独特振荡交互作用。但这依旧不容易,光波约为1微米(1千纳米),但我们差不多能制造10纳米的晶体管。因此,我们要么采用巨大的组件,照光波原本的模样进行传输,牺牲效率提升幅度;要么将光限制在纳米级表面波上,即表面等离子体激元。

我们能够做到这些,但在这个过程中,等离子体激元元件的温度会上升100开氏度,然后失效。若想使它们保持散热,可不止一台电风扇这么简单,我们需要一个能够在小于十亿分之一米的数量级上运行的散热系统。正因如此,许多人认为在接下来数十年内,彻底的光子晶体管不可能问世。

然而,莫斯科物理技术学院的研究人员表示,他们已经想出了解决办法。热量产生在表面等离子体激元被元件内的金属吸收时,因此他们在元件内植入了“高性能热接口”。这些接口基本上就是一层层的导热材料,它们被安置在芯片和传统散热系统之间,以确保芯片能够高效地散热。他们表示,该方法可以使温度升高保持在10摄氏度以内。

本文译自 sciencealert,由译者 蛋花 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 16+1

  1. 睫毛小金刚
    @2 years ago
    3055625

    小米用户发来贺电

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  2. 3055627

    然而智子早已经封锁了人类科技

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  3. 五爷
    @2 years ago
    3055629

    总觉得俄罗斯朋友在扯犊子

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  4. 3055630

    文章的关键竟然是最后一段话

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  5. 逗比
    @2 years ago
    3055631

    拆开后:啊!我的眼睛!

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  6. 黑五
    @2 years ago
    3055633

    我现在看见三体就想打人,好好的一个小说就这样被捧杀

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  7. you_know_who
    @2 years ago
    3055639

    注意,它说的是最大障碍之一

    天晓得后面还有多少个障碍!

  8. 白鹰
    @2 years ago
    3055644

    我要尽快研制出光处理电脑。。。

  9. 牛牛
    @2 years ago
    3055649

    求免费使用名额

  10. 黄六
    @2 years ago
    3055691

    Ekwb,你值得拥有

  11. 3055705

    俄罗斯……为什么总觉得只是他们把机器放在室外了……莫斯科郊外的晚上

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  12. 3055719

    那这散热方法可不可以搬到普通计算机上呢

  13. 3055727

    该项研究测试的时候是在大毛国的冬天。然后研究人员惊喜的发现,怎么cpu越工作温度越低啊

    [15] XX [0] 回复 [0]
  14. 路过好人
    @2 years ago
    3055764

    @KOi: 没有前面的铺垫大家就只能说每一个字我都认得但是连起来我就看不懂了

  15. 爱吃蛋筒
    @2 years ago
    3056042

    说了这么半天,原来就最后一段解释了俄罗斯科学家们发明了更好的导热材料,但是这真的不是九州风神这类的公司应该做的事么……..

  16. 分享之源
    @2 years ago
    3056447

    光子计算机安装什么系统?

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