電腦科學領域重大突破 光域超過100 GHz時鐘速率

加州理工學院（Caltech）的研究人員近日在電腦科學領域取得了重大突破，他們成功開發出了一款能夠實現超過100 GHz時鐘速度的全光學計算機。這一新技術有望徹底改變需要實時資料處理的行業，併為超快計算的發展開啟新的篇章。

根據1月10日在arXiv上預發表的研究成果，儘管電子計算機的效能在過去幾十年裡呈指數級增長，但計算機時脈頻率在近20年來一直停滯在5 GHz左右。這一瓶頸限制了計算機處理速度的提升，使得實時資料處理和高效計算成為挑戰。

為了打破這一障礙，加州理工學院的研究人員提出了基於端到端和全光學遞迴神經網路的計算方案。該方案利用線性和非線性光學操作的超快特性，完全避免了電子操作，從而實現了在光域中以超過100 GHz的時鐘速率進行線性運算、非線性函式和儲存。

這款全光計算機的核心是遞迴神經網路的光學實現。它完全在光域內執行，利用鐳射脈衝來處理資料。其中，光學腔作為儲存器和計算層，使光訊號能夠以驚人的速度（由鐳射脈衝頻率決定）進行再迴圈和操縱。這種架構賦予了全光計算機無與倫比的速度和效率，使其能夠高效執行訊號分類、時間序列預測和影象生成等任務。

與傳統計算機設計相比，全光計算機的光學方法消除了與資料傳輸和功率密度相關的瓶頸。這一突破為實時資料處理和高效能運算提供了新的可能，有望在金融、醫療、科學研究等領域發揮重要作用。