未来的光子电子计算机

上去?”另一个小偷却说道:“我才不跳下，要是跳下上去了，你把遥控器关了，我不就撕开了！”

所示3：两束虹钻进一齐并不亦会再次发生过载，而是互不因素地穿行

既然粒子“冷酷”是这样，我们可以利用很多条互不依赖性的虹束，同时顺利完毕并行的大量数据资料计数，不必像的电子的应用领域那样要一味不停增加单位面积上的表面积，普通人靠“的应用领域多力量大”的有用蛮横方式为增加计数能力，的电子的电子计数机很多时候好比把所有车都挤在一条立体交叉上，而粒子的电子计数机握有一条多立体交叉的开阔高速公路。

与此同时，由于粒子不容易再次发生互不作用，虹的电子计数机还只亦会消耗甚少的光子，就像一副有约视眼镜不必需插控制器，也不必需装有电池，只要有虹照过来，就可以同样的方式为兼职。

据估计，在计数速度和光子利用率等耐用性指标上，粒子的电子计数机上半年远；也现有的电子的电子计数机的数十倍甚至数百倍。

除此都是，在一些特定地点，比如医疗组件室和射电气象局，的电子组件不可消除地亦会发显现出一定的电磁波宇宙射线，有依赖性组件显现出现异常调试的风险，粒子的电子计数机亦会是一个愈来愈安全的选择。

而在另外一些犹如底上头，我们要处置的kHz或者要计数的数据资料本身就是以虹学方式为透露的，比如大自然界重力场投影的虹场，经过单反拍摄后，匹配为的电子基本的数据资料，常用的电子的电子计数机的处置，而处置后的照片在萤幕上上推测时，再次匹配回虹kHz的基本，如果从外部适用粒子的电子计数机处置相机、推测屏以及虹通信底上头的虹kHz，“原汤化原食”，可以消除虹电kHz二者之间返程多次匹配的麻烦。

2 粒子的电子计数机是怎么兼职的？

无论哪种的电子计数机，都是的组件常用执行各种计数任务的机器，要完毕的最基本兼职大自然是加减乘除的算数，或者愈来愈具体却说是加法和加法，很多表面会上像是繁复的计数步骤再一还是可以氧化为大量的加法加法基本加法。

虹学上有很多各有不同方式为可以意味着加法或者加法计数，举个有用例证，一个浴室底下原不须是基本上背的，关上第一盏灯，浴室变亮了一些，再关上第二盏灯，浴室来得愈来愈亮了，此时浴室内的振幅就是两盏灯各自照明振幅的叠加，这样以有用虹学方式为做了个加法。

而如果用各有不同右方虹的不定(或者明暗)来透露计数的不等，方是一般来说的凸反射镜可以把各有不同右方的虹聚在一齐到一齐，也约之比用虹的方式为意味着了加法。

虹照到不粉红色重力场表面会的时候，一部分亦会被吸收，一部分亦会被发射，反射光的虹不定之比入射虹不定乘以反射光率，而反射光率是可以适度的，比如夏天烈日炎炎形同，我们穿着背色鞋子就容易感到发烫，因为背色表面会对虹的辐射能愈来愈高，反射光率愈来愈高，而金色鞋子则相反，穿着亦会愈来愈好像。

那么我们要乘以什么样的计数，就把反射光重力场表面会各有不同右方的反射光率合适编码所设成近似于的不等，就可以让虹以大自然方式为完毕加法了，用探测器测量一下反射光虹的不定，就拿到了乘积结果。

当然，我们也可以适用粉红色的重力场，从另一侧穿行的虹不定之比入射虹乘以透射率，把各有不同右方透射率适度为要相加的计数不等即可。

示意所示底上头这样不须对各有不同右方虹反射光率或透射率顺利完毕适度，并行意味着各个近似于右方计数的加法，再把这些乘积用反射镜求和的虹学组件，就是一个有用的“虹学乘加计数器”。

所示4：利用反射镜聚在一齐的虹学乘加计数器

而在加减乘除都是，对于愈来愈繁复的计数，虹学上也常因可以获取一条相比之下于的电子计数的捷径，比如数学上的二维傅底下叶变换，以的电子的方式为必需设计者数法，编写巨集，就此耗费一定星期调试程序才能拿到结果，而虹学上只不过通过一个反射镜就可以虹速地拿到结果，因为虹的光学仪器传扬方式为恰好是对傅底下叶变换一种大自然方式为的意味着。

有约些年来，作为对真人大脑兼职方式为的一种模拟器，剖面学习人脑在各领域内被广泛适用，成为了最主流的人工平板模型，举例来却说都是在的电子的电子计数机上以该软件迭代的方式为意味着，而物理深入研究也以全虹学方式为意味着了有用的多层人脑，整个网络底上头从未电阻器和的电子的应用领域，只有虹路和虹学的应用领域，以上讲到的虹学乘加器也被常用了模拟器相邻两层神经元二者之间的kHz引导。

在虹学研究小组底上头，物理深入研究很多时候亦会适用激虹，由于虹可以带有各有不同kHz（或波长），在眼睛可见的范围内就近似于着各有不同颜色，大多日常适用的太阳虹和灯虹混杂着各种各有不同kHz虹，而激虹的kHz十分常规，比如金色的激虹意味着愈来愈特别强调的金色，可以形成一道光子十分强劲的持续性聚在一齐虹束。

有了激虹，愈来愈加花样繁多的虹学计数管理系统也被设计者显现出来。一个像方是那样的大多凸反射镜的应用领域底上头间厚，两边薄，带有对角的准则形状，而我们可以让的应用领域各有不同右方都平板提高效率成各有不同的厚度，这样一个既不是凸反射镜、也不是凹反射镜的凹凸不平的的应用领域可以愈来愈繁复、愈来愈灵活地对虹顺利完毕解调，称为光学仪器虹学的应用领域，而且还可以把“一串”这样的的应用领域级联到一齐，每一层曾多次依次适度虹场，这样再一能远；也的效用就远远不是“把阳虹聚在一齐起来点个火”那么有用了。

在示意所示底上头来由“虹光学仪器人脑”的管理系统底上头，当读写平面各有不同右方的虹不定分布透露各有不同二进制的所示案时，在管理系统另一侧的可用末端，虹经过提高效率设计者的接二连三光学仪器虹学的应用领域解调后，能够按照二进制的各有不同聚在一齐到各有不同右方，虹指到哪底下就知道我们二进制是哪一个，亦会从外部推测显现出二进制归纳比对的结果。

在这样的管理系统底上头，虹样子也有了平板，也可以像人一样比对二进制，人工平板也早已是的电子的电子计数机的专属。

所示5：虹光学仪器人脑常用二进制比对

而另外一些物理深入研究探险适用上头看来“下水管道网络”的管理系统来顺利完毕虹计数，其底上头的上头金色管道称为虹有源，底上头传扬的是虹而不是水流。

显现出现异常情况虹亦会在一根有源底上头“安分守己”地从一末端传到另一末端，但是当两条有源靠得很有约的时候，就亦会“红杏显现出墙”“节外生枝”，两根有源底上头的虹kHz相一部分钻进对方底上头，设计者者主动地让两条有源多次再次发生这种互不依赖性，在结构上了很多个称为；也音速·曾托尔内政仪的基本模组，并且连结到一齐都是由一个网络。

原不须最上方上头有源读写末终端虹的振幅透露了各个读写数据资料值的不等，经过这种很多次虹的内政再次，各条有源内的虹意味著来得愈来愈亮，也意味著来得愈来愈暗，经过对所有内政仪模组都顺利完毕合适的所设，测量下整个网络最顶上各个可用末终端虹振幅，可以拿到一定亦会的计数结果，比如读写的是某一个标量各个元素值不等，拿到的是一个新标量，透露读写标量与某一个行列式相加后的可用结果。

所示6：；也音速·曾托尔内政仪网络常用虹学计数

像；也音速·曾托尔内政仪这样的虹学管理系统原不须体积十分巨大，要占据整张把手那么大，如果很多个连结在一齐，恐怕也要像几十年从前不久从前问世时的的电子的电子计数机那样占满整个浴室。而通过这种以有源方式为的意味着，管理系统尺寸亦会很相对来说，可以远；也微米最高级别或者愈来愈小，很多个；也音速·曾托尔内政仪都可以复刻到边上小小的微处置器上。

硅基粒子学使得粒子微处置器可以和的电子微处置器不尽相同的方式为被设计者精炼显现出来，各种虹学的应用领域都可以“身段”越变越小，复刻到一齐，边上粒子微处置器“麻雀虽小，五脏俱全”，这为粒子计数今后在终末端之从前携式消费者商品（如手机和平板手机电脑）底上头的适用铺平了道路。

“平板油漆”也是一种巧妙设计者的虹学计数组件，在边上洁净的油漆底上头，原不须虹可以畅通无阻地从左向右传扬，但是一旦重新加入了很多块涵盖另一种胶合板的，就像一杯奶茶底下重新加入很多块布丁一样，由于和油漆带有各有不同的反射光率和折射率，虹在返程绕过这些“障碍物”的时候，就像从前行迷宫一样，亦会“东从前行从前行，南端从前行从前行，左冲右撞”，改变了原不须显现出现异常的传扬路径，如果对于这一“阵”底上头所有金属氧化物物的右方，不等和形状顺利完毕合理设计者，就此大多数的粒子还是可以聚在一齐到从前提的右方，和虹光学仪器人脑一样命令显现出归纳比对结果。

所示7：(a)平板油漆散射颗粒的虹计数组件；(b)虹在障碍物都是由的“阵”底上头“左碰右撞”突显现出重围

以上讲到的这些虹学计数方式为都可以归类为模拟器虹学计数，也就是从外部用虹的振幅或者其它化学管理系统不等透露要计数的计数不等，而我们平时适用的的电子的电子计数机底上头举例来却说适用的是语义后门二进制计数，也就是不须把要处置的日常十进制计数都转化为涵盖0和1的十六进制二进制序列，比如28用十六进制透露就是11100，2用十六进制透露就是10，有一句经典电影的话“世界上有10种人，一种是懂十六进制的，一种是不懂的”，然后每个语义后门可以处置有用的1和0二者之间加法，比如与后门，或后门，非后门等各有不同一般来说，它们读写可用都是0或1，但计数准则各不相同，单个语义后门的基本功能虽然十分有用，但很多语义后门连结到一齐都是由一个语义电阻器管理系统，就可以完毕愈来愈繁复计数。的电子的电子计数机得以快速发展到直到现在，其底上头一个关键是物理家发现了放大器这种的电子的应用领域能够在硬件上之从前利地意味着语义后门加法。

所示8：各种各有不同一般来说的语义后门

知名作家刘慈欣的奇幻《三体》底上头，三体星系的一颗行星上“秦始皇”为了预知自己王朝的终究，用三千万秦兵都是由了“人列的电子计数机”，每位手持背军旗透露0或1的卫兵作为一个语义后门。两名卫兵负责管理kHz读写，一名卫兵负责管理kHz可用，卫兵按准则举军旗，背色和金色的军旗此起彼伏，而的电子计数机的加法速度就取决于卫兵们的催化速度。

在另一本由吴岩导师创作的奇幻《底上头国太阳系号》底上头，物理研究所的顾义兴所长在物理研究一种；也新型的“溶剂的电子计数机“，巨大的的电子计数机管理系统涵盖了装着五颜六色溶剂的各种瓶瓶罐罐，溶剂底上头有大量两种敌对的线虫化学物质个体，一种亦然十六进制的0，一种亦然十六进制的1，它们在成长的步骤底上头，互不释放出来、厌恶和都和，程式设计者通过控制溶剂底下的催化，完毕了各种语义后门计数基本功能，就此计数可用结果就以溶剂的颜色变化推测显现出来。

奇幻底上头的原著无论是物理合理性如何，据估计给我们带来了一个启示，语义后门也未必一定要通过的电子方式为意味着。那么在虹学上，尽管从未和的电子放大器从外部近似于的的应用领域，物理深入研究也在探险适用多种各有不同提案来意味着语义后门，比如适用器件虹放大器或者虹有源，虹学语义后门的电子计数机作为另一种意味著的路径也在不停被尝试。

有人却说，19世纪是所制造时代，20世纪是的电子时代，那么21世纪意味著亦会是粒子时代。尽管粒子的电子计数机目从前主要还在医学院，物理研究的机构和始创公司的研究小组底上头位处研发的期中，平时还甚少能见到普及化的商品，但是它将会广阔的从前景慕名而来了各界的关注。在今后碰巧，如果遇到了无法解答的难题，或许虹可以知道你答案。

本文海报所示由Light科普坊获取

简要：

1. H. Zhou, J. Dong, J. Cheng, W. Dong, C. Huang, Y. Shen, Q. Zhang, M. Gu, C. Qian, H. Chen, Z. Ruan, and X. Zhang, “Photonic matrix multiplication lights up photonic accelerator and beyond,”11, 30 (2022).

2. J. Wu, X. Lin, Y. Guo, J. Liu, L. Fang, S. Jiao, and Q. Dai, “Analog optical computing for artificial intelligence,”10, 133-145 (2022)

3. Y. Zuo, B. Li, Y. Zhao, Y. Jiang, Y.-C. Chen, P. Chen, G.-B. Jo, J. Liu, and S. Du, "All-optical neural network with nonlinear activation functions,"6(9), 1132-1137 (2019)

4. X. Lin, Y. Rivenson, N. T. Yardimci, M. Veli, Y. Luo, M. Jarrahi, and A. Ozcan, “All-optical machine learning using diffractive deep neural networks,”361(6406), 1004-1008 (2018).

5. Y. Shen, N. C. Harris, S. Skirlo, M. Prabhu, T. Baehr-Jones, M. Hochberg, X. Sun, S. Zhao, H. Larochelle, D. Englund, and M. Soljačić, “Deep learning with coherent nanophotonic circuits,”11(7), 441-446 (2017).

6. E. Khoram, A. Chen, D. Liu, L. Ying, Q. Wang, M. Yuan, and Z. Yu, “Nanophotonic media for artificial neural inference,”7(8), 823-827 (2019).

7. S. Jiao, J. Liu, L. Zhang, F. Yu, G. Zuo, J. Zhang, F. Zhao, W. Lin, and L. Shao, "All-optical logic gate computing for high-speed parallel information processing,"1(9), 220010 (2022).

8. 以科技领域革命的战略眼虹布局粒子微处置器，《瞭望》2022年第2期

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来源：底上头国虹学

编辑：Tammy

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