加州理工学院（Caltech）的研究人员近日公布了一款速度超过100GHz的全光计算机，有望开启超快运算的新时代。

计算机的频率是决定其执行指令速度的关键因素，直接影响运算性能，历史上曾随着摩尔定律稳步提升，但在2000年代初期便停滞在5GHz左右。

主要受限于两大障碍：一是“Dennard缩放比例定律”，该定律认为缩小晶体管尺寸可以维持效率，但较小的晶体管会漏电，导致功耗增加。

二是“冯·诺依曼瓶颈”，它限制了内存和处理器之间的数据传输速度，这些限制阻碍了超高速处理技术的发展。

然而，加州理工学院的研究人员通过一项创新设计突破了这些限制，他们开发的全光计算机使用光信号代替传统电力，从而避开了传统计算机的功耗和数据传输瓶颈。

这台计算机的核心是一种基于光学实现的循环神经网络，利用激光脉冲处理数据，其关键组件是一个光学腔体，它同时作为内存和运算层，光信号以激光脉冲的频率进行高速循环和操作。

这种全光架构能够以无与伦比的速度和效率执行信号分类、时间序列预测和图像生成等任务，与传统计算机相比，消除了数据传输和功率密度相关的瓶颈，极大地提升了运算效率。

研究人员指出，这种新型计算机有望彻底改变高速通信、超快成像和生成式AI领域。

如果与一些研究人员开发的增强逻辑门结合，其应用前景将更加广阔，此外，自动驾驶汽车也可能依赖这项技术进行瞬间决策，进一步提高自动驾驶电动汽车的可靠性。