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光计算机

时间:2019-10-04    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

   

光计算机


光计算机是由光代替电子或电流,实现高速处理大容量信息的计算机。

为什么要研究光计算机呢?因为光计算机有许多优点。

首先,传递信息速度快。电脑中的电子运动速度在理想情况下是光速,

但在导体中的速度,最高不会超过每秒 500 千米,还不及光子流在导体中速

度的 10%,目前电脑的运算速度预计比光计算机慢上千倍。

其次,可以很容易实现并行处理信息。电脑中的电子是沿固定线路流动

的。光计算机中利用反射镜、棱镜、分光镜等,可以随意控制和改变方向,

这样,在传递信息时,光束不需要导体了,可以相互交叉而不损失信息。有

人作过这样的比喻:如果将电子通道比作铁路网,光子通道比作空中航线,

那么,作为“火车”的电子将沿着“铁轨”运行,当“火车”过“站”时,

需降低速度。而作为“飞机”的光子却可以笔直地飞达目标,甚至在横越其

他“飞机的航线”时,也不用减速。铁路网的密集度毕竟是有限的,而空中

航线的密集度几乎是无限的,一块直径只有 5 分硬币大小的棱镜,通过信息

的能力却是现在全世界电话电缆的许多倍。

再者,无发热问题。电子会使计算机发热,而光子不会。1969 年,研究

光计算机的序幕由美国麻省理工学院的科学家揭开。

1982 年,英国赫罗特一瓦特大学物理系教授德斯蒙德・史密斯研制出光

晶体管。

1983 年,日本京都大学电气工程系佐佐木昭夫教授、腾田茂夫副教授也

独立地研制出光晶体管。

1986 年,美国贝尔实验室发明了用半导体做成的光晶体管。光晶体管像

晶体管一样,有 3 个“脚”,两个是输入信号的,叫基极和控制极;第 3 个

是输出信号的。基极是一种反射薄膜,在控制光束下,反射薄膜对输入的光

束作出反射或不反射的反应。这样,光晶体管的功能与晶体管的功能一样,

起到“开”与“关”的作用。然后,科学家运用集成光路技术,把光晶体管、

光源存贮器等元件集积在一块芯片上,制成集成光路,与集成电路相似。最

后,选用集成光路进行组装,就得到光计算机。

1990 年 1 月底,贝尔实验室制成第一台光计算机,尽管它的装置很粗糙,

由激光器、透镜、棱镜等组成,只能用来计算。但是,它毕竟是光计算机领


域中的一大突破。

光计算机比电子计算机更先进,它的运算速度至少比现在的计算机快

1000 倍,高达 1 万亿次,存储容量比现在的计算机大百万倍。光计算机能识

别和合成语言、图画和手势。能学习文字,连潦草的手写文字都能辨认;不

仅如此,在遇到错误的文字时,它还能“联想”出正确的字形。光计算机的

出现,将使 21 世纪成为人机交际的时代。

光计算机的运用非常广泛,特别是在一些特殊领域,比如预测天气、气

候等一些复杂而多变的过程,还可应用在电话的传输上。由于现在的通信已

发展到光纤通信,使用电子计算机,就必须把光信号变为电信号,如果使用

光计算机,就不必了,这也就方便多了。

现在,全世界除了贝尔实验室外,日本和德国的其他公司都投入巨资研

制光计算机,预计在 21 世纪,将出现更加先进的光计算机。

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