Daugybiniai šviesos signalai gali būti raktas į supervalstybes

Naujo tipo optiniai skaičiavimai gali išspręsti daugybę sudėtingų problemų, kurių nepasiekia net galingiausi superkompiuteriai.

Pasak Kembridžo universiteto Skolkovo mokslo ir technologijos instituto mokslininkų, galingą skaičiavimo problemų klasę naudojant grafų teoriją, neuroninius tinklus, dirbtinį intelektą ir klaidų taisymo kodus galima išspręsti dauginant šviesos signalus. ,

Žurnale išspausdintame darbe Fizinis laiškų rašymasJie siūlo naują skaičiavimo tipą, kuris galėtų iš esmės pakeisti analoginį skaičiavimą, smarkiai sumažinant šviesos signalų, reikalingų supaprastinti geriausių matematinių sprendimų paiešką, leidžiant greitą optinį skaičiavimą, skaičių.

Skaičiuojant optiniu ar fotonų skaičiavimu naudojami lazerių ar diodų pagaminti fotonai, palyginti su įprastais kompiuteriais, naudojančiais elektroninę sistemą. Kadangi fotonai praktiškai yra be masės ir gali judėti greičiau nei elektronai, optinis kompiuteris bus greitas, energiją taupantis ir gebės apdoroti informaciją vienu metu keliais laiko ar erdvės optiniais kanalais.

Optiniame kompiuteryje skaičiavimo elementas, skaitmeninio kompiuterio alternatyva, nuliai, kuriuos vaizduoja nenutrūkstama šviesos signalo fazė;

Šviesos impulsinis optinis kompiuteris

Šviesos impulsų sąveikos schema, nes siūlomas optinis kompiuteris sprendžia aukštesnio lygio dvejetainio optimizavimo problemas. Šviesos fazės, gaunamos iš kelių šviesos impulsų, sujungia kiekvieno šviesos impulso fazes, kol bus rastas sprendimas. Paskola: Glebas Berloffas

Tačiau realus gyvenimas kelia rimtų netiesinių problemų, kai daugybė nežinomųjų tuo pačiu metu keičia kitų nežinomųjų vertes daugkartinės sąveikos metu. Šiuo atveju nepavyksta tradicinio požiūrio į optinį skaičiavimą, kuris linijiškai sujungia šviesos bangas.

Kembridžo taikomosios matematikos ir teorinės fizikos katedros profesorė Natalia Berloff ir Skolkovo mokslo ir technologijos instituto doktorantė Nikita Straw atrado, kad optinės sistemos gali sujungti šviesą padaugindamos šviesos bangas, apibūdindamos bangos ilgius:

Jie šį fenomeną iliustravo kvazi dalelėmis, vadinamomis polaritonais, kurios yra pusiau gijinės medžiagos, o idėją išplėtė ir didesnei optinių sistemų klasei, pavyzdžiui, šviesos impulsams skaiduloje. Erdvėje gali būti sukurti maži sinchroninių, ypač judančių polaritonų impulsai arba dėmės, sutampantys nelinijiniu būdu tarpusavyje dėl polinių medžiagų sudėties.

“Mes nustatėme, kad pagrindinis komponentas yra tai, kaip jūs suporuojate savo arterijas”, – sakė Strawas. „Jei ryšys ir šviesos intensyvumas gaunami teisingai, šviesa padauginama, įtakojant atskirų impulsų fazes, suteikiant atsakymą į problemą. Tai leidžia naudoti šviesą netiesinėms problemoms spręsti “.

Bangos funkcijų dauginimas, siekiant nustatyti kiekvieno šių optinių sistemų elemento šviesos signalo fazę, kyla iš nelinijiškumo, kuris atsiranda natūraliai arba yra importuojamas į sistemą.

„Nustebina tai, kad nereikia projektuoti nuolatinių šviesos fazių„ 0 “և„ 1 “būsenose, reikalingose ​​dvejetainių kintamųjų problemoms išspręsti“, – sakė Straw. „Vietoj to, sistema siekia sukurti šias būsenas, užbaigdama žemiausios energijos konfigūracijos paiešką. Tai funkcija, atsirandanti dauginant šviesos signalus. “Priešingai, ankstesnėms optinėms mašinoms reikalingas rezonansinis sužadinimas, kuris išoriškai reguliuoja fazes iki dvejetainių reikšmių.”

Autoriai taip pat pasiūlė būdą, kaip nukreipti sistemos kelius į sprendimą, laikinai pakeičiant signalo sujungimo jėgas.

„Turime pradėti nustatyti įvairias problemų klases, kurias galima išspręsti tiesiogiai naudojant tam skirtą fizinį procesorių“, – sakė Berloffas, einantis pareigas ir Skolkovo mokslo ir technologijos institute. „Viena iš tokių pamokų yra aukštos klasės dvejetainio optimizavimo problemos, o optinės sistemos gali būti labai veiksmingos jas sprendžiant.“

Vis dar yra daugybė iššūkių, kuriuos reikia įveikti, kad optinis kompiuteris galėtų parodyti savo pranašumą sprendžiant sudėtingas problemas, palyginti su šiuolaikiniais kompiuteriais.

„Pakeitus galimybes nedelsiant išspręsti įvairių tipų problemas, optinės skaičiavimo mašinos gali priartėti prie realių problemų, kurių negalima išspręsti naudojant klasikinius kompiuterius, sprendimo“, – sakė Berloffas.

Nuoroda. Nikita Šiaudai և Natalija G. Berloffo „Diskretinis daugkartinis optimizavimas su koncentratoriumi lex Kompleksiniai jungikliai su suderinamais tinklais“. 2021 m. Vasario 5 d Fizinis laiškų rašymas,
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.050504:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujas dizainas pagerina naujos kartos perovskitų kraujo ląstelių efektyvumą

Autorius: Davidas L. Chandleris, Masačusetso technologijos institutas 2021 m. Vasario 27 d Šiame paveikslėlyje perovskito fotovoltai fone rodomi su atskirais perovskito kristalais, kurie rodomi kaip...

Naujas odos pleistras nuolat stebi širdies ir kraujagyslių sistemos signalus և biocheminius lygius

Šis minkštas, tamprus pleistras gali vienu metu kontroliuoti jo kraujospūdžio և biocheminį lygį. Paskola Wang laboratorija / San Diegas Kalifornijos universiteto, San Diego,...

Nepraleiskite kito pilnaties – sniego, audros ir bado mėnesio

Byla: NASA / Billas Dunfordas Kitas mėnuo yra sniego, audros ir bado mėnuo; Purimo atostogų mėnuo; Kinijos žibintų festivalis; Magha Purnima ir...

Pirmasis pasaulinis vertinimas nustato, kad gamtoje per metus šalinama 41,7 mln. Tonų žmogaus atliekų

Šioje nuotraukoje matyti nevalytos nuotekos netoli Hyderabado priemiesčio gyvenviečių. Autorius: Dishaad Bundxu Pagal pirmąjį visuotinį ekosistemų vaidmens sanitarijos srityje vertinimą, gamta teikia mažiausiai 18%...

Eksperimentas atskleidžia naujas sinchroninių šviesos šaltinių galimybes.

Iliustracija, rodanti, kaip elektronų moduliacija lazeriu buvo panaudota kuriant lazerio šviesą skleidžiančias mikrobangas. Kreditas: Tsinghua universitetas. Tarptautinė komanda, atlikdama jaudinančius eksperimentus, parodė, kaip įvairios yra...

Newsletter

Subscribe to stay updated.