喬治華盛頓大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種納米光子模擬加速器，用于在幾分之一秒內(nèi)解決具有挑戰(zhàn)性的工程和科學(xué)問題，即所謂的偏微分方程。模擬光子解決方案為解決復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)，在能量耗散和速度方面具有前所未有的性能，克服了目前基于電子流和數(shù)字方法的現(xiàn)代計(jì)算架構(gòu)的限制。

　　在 2021 年 8 月 26 日發(fā)表在《自然-通信物理學(xué)》雜志上的一項(xiàng)新研究中，由喬治華盛頓大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程副教授 Volker Sorger 領(lǐng)導(dǎo)的研究人員揭示了一種新的納米光子模擬處理器，能夠解決偏微分方程。

　　模擬光子解決方案為解決復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)，在能量耗散和速度方面具有前所未有的性能，克服了目前基于電子流和數(shù)字方法的現(xiàn)代計(jì)算架構(gòu)的限制。

　　光子學(xué)中缺乏模塊化和塊狀元素的可重構(gòu)性，阻礙了向全光模擬計(jì)算平臺(tái)的過渡。研究人員利用數(shù)值模擬，探索了一個(gè)基于 epsilon-near-zero 材料的納米光子平臺(tái)，能夠在模擬領(lǐng)域解決偏微分方程(PDE)。零指數(shù)介質(zhì)中的波長拉伸使板內(nèi)基于電位移傳導(dǎo)的高度非局域相互作用成為可能，這可以被監(jiān)測以提取廣泛的 PDE 問題的解決方案。

　　通過利用實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)的通過工藝參數(shù)對沉積技術(shù)的控制，研究人員在模擬中已經(jīng)證明了使用 CMOS 兼容的氧化銦錫實(shí)現(xiàn)所提出的納米光學(xué)處理器的可能性，其光學(xué)特性可以通過載流子注入來調(diào)整，以獲得高速和低能耗的可編程性。納米光學(xué)模擬處理器可以在芯片級(jí)集成，以光速處理任意輸入。

　　該研究團(tuán)隊(duì)還包括加州大學(xué)洛杉磯分校和紐約城市學(xué)院的研究人員。
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