原標題：華人科學家在美國研發出性能強大的光子計算機，能夠與中國的量子計算機一戰高下！

在最近的《自然·納米技術》雜志上，一篇來自美國哥倫比亞大學的論文在業界掀起了軒然大波，一位名叫虞南方的物理學助理教授成功率領團隊開發出能夠利用狹窄光路波導以及納米天線高效進行對于光傳播的掌控。

虞南方

傳統計算機依賴大規集成電路中的半導體內的電子單向運動實現0與1，從而進行計算或儲存。而光子計算機則利用光子集成電路，也就是利用類似集成電路中的半導體的部件控制光線在狹窄范圍內傳遞從而實現數據的儲存、傳遞和計算處理。

光子芯片整個運算過程依賴于對于光線強烈且精準的控制，光子的運動速度比集成電路中的電子移動速度要快很多，運算能力會比電子強幾個數量級，而虞南方教授此次研究為人類成功打開了通向“光子運算”的通道，更強大的光子芯片橫空出世，給光子信息處理帶來了翻天覆地的變化。

中學時期的虞南方

虞南方2000年畢業于成都七中，2004年畢業于北京大學電子學系，同年出國留美并于2009年在哈佛大學獲博士學位。2011年9月2日，也就是虞南方博士后期間，其關于“人工界面改寫光反射和折射定律”的研究論文發布在《科學》期刊上，引發了學術界的轟動。

據虞教授介紹，此次他們打造的是一個納米光子集成元件，擁有迄今為止最大的帶寬以及最小的占地面積，由于使用了納米天線，這次的研究成果的進步不亞于上世紀的計算機由占地600平米的電子管計算機躍進到半導體晶體管計算機，那一次計算機換代，計算機的質量縮小到原來的1%，體積更縮小到原來的0.4%，而計算能力卻從每秒幾千次躍升到每秒幾十萬次。

新的光子波導傳遞模式

如何能夠有效控制波導中的光線進行定向傳播一直是光學計算科目十分頭疼的問題，而虞教授相信，他們的研究將給這個問題帶來一個劃時代的革命性答案。

在以往的操作中，想要觀察波導部件中光子傳遞的蛛絲馬跡只能夠通過觀察波導元件表面光子通過后留下的“尾巴”，觀察一個光子尚且可以，但是在波導核心中，進行運算的光子可不止一個，因此在以往的光功率運算中想要進行觀察的難度可想而知，所以那時的光傳道元件往往以大塊頭形式出現，占地面積大不說，也遠遠限制了光子運算的密度，降低了最大運算了，也正如此，如何提高光子的精確控制能力以及縮小光子集成部件一直是科學家們想要攻克的難題。

虞教授此次使用了納米天線對波導元件進行預先修飾，以改變從波導核心傳遞的光線的性質，后將“變性”的光線重新注入到波導核心中，這使得光線能在其兩倍波長的范圍內自由傳遞，集聚效應極強地提升了光子運算的性能。目前使用的部件已經可以與光子的波長相媲美，比原來降低了幾百倍。

同時虞教授還打造了一款能夠轉換波導傳遞模式的設備，這套設備能夠實現所謂的“模式分多路復用”，光子波導芯片也能夠以此為基礎進行更高階的波導運算模式。

下一步計劃中，虞教授將引入光子主動調節裝置，以實現光子波導內部的光線主動控制。

在未來發布的光子計算機中，其運算能力將遠遠超過傳統計算機，甚至于有人認為能夠與中國所掌握的量子計算機一戰高下。

反正兩款計算機都是中國人(華人)所研發的。

來源：俊采星馳

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總結

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