基于光的计算机将比我们想象的更强大

研究人员提出了一种使用光而不是电在计算机芯片之间传输数据的有效方法。 这不仅意味着计算机将能够更快地传输数据，还意味着我们可以制造消耗更少能源的机器。

我们已经能够通过构成互联网的光纤以令人难以置信的速度发送光子形式的数据，但现在当这些数据到达我们的计算机时，它必须放慢速度，以便可以转换成电子并推动通过我们设备周围的电线。

这个过程不仅速度慢，而且还消耗大量能源，并且它使我们的计算机变得如此热。 研究人员之一、美国斯坦福大学的耶莱娜·武科维奇 (Jelena Vuckovic) 表示：“通过线路发送数据消耗了微处理器高达 80% 的电量。”在新闻稿中说。

但是，尽管工程师们正在获得非常接近于制造能够处理光的计算机芯片，他们一直在努力寻找一种有效的方法来通过它们之间的数千个不同的连接（称为互连）传输光。 理论上，光可以通过硅结构在芯片之间传输，硅结构将其弯曲到所需的位置，但这些结构的构建非常困难，而且必须创建一个新的硅结构来替换一台计算机内的每根电线几乎是不可能的。

现在，斯坦福大学团队提出了一个更好的解决方案，通过开发逆向设计算法，准确地告诉他们如何构建执行所需任务所需的硅结构。 他们已经使用该算法来设计工作光路，并在实验室中制作了多个副本。

在报告自然光子学，该团队现已证明，尽管结构上存在微小缺陷，但这些设备运行良好。 “我们的制造工艺远不如商业制造工厂那么精确，”说亚历山大·皮戈特 (Alexander Piggott)，该算法的研究人员。 “我们可以在我们的设备上构建如此强大的设备，这一事实告诉我们，这项技术将很容易在最先进的设施中大规模生产。”

那么到底如何构建硅互连器呢？ 基本上，它需要将硅片分层，这些硅片非常薄，可以并排放置 20 多个硅片，直径只有人类头发的直径。 光很容易穿过硅，但也会发生弯曲。 通过设计非常精确的硅片并将它们配对在一起 - 根据算法的指令 - 该团队能够创建控制光子流的开关或导管，就像目前电子的电线一样。

“我们的结构看起来像瑞士奶酪，但它们的效果比我们以前见过的任何东西都要好，”武科维奇说。

通过创建一种自动开发这些复杂的瑞士奶酪硅结构的算法，该团队基本上“为下一代更快、更节能的计算机奠定了基础，这些计算机使用光而不是电力进行内部数据传输”。正如新闻稿所解释的。

该算法还可以用于寻找许多其他通信问题的设计解决方案——研究人员所需要做的就是输入他们想要的结果，算法就会提出一个计划。 我们很高兴看到他们接下来会做什么。