速度提升100倍的存儲器，正在徹底改變計算

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來源：內容編譯自scitechdaily，謝謝。

幾十年來，計算機和智能手機電路的尺寸不斷縮小，性能也越來越強大，這正符合摩爾定律。然而，由於物理限制，例如芯片上可容納的晶體管的最大數量以及密集排列的元件產生的熱量，這一持續進步的時代即將結束。因此，儘管隨着人工智能和機器學習等數據密集型技術的發展，對計算能力的需求不斷增長，但性能改進的速度卻正在放緩。

爲了克服這些挑戰，需要創新的解決方案。一種有前途的方法是光子學，它使用光而不是電來處理信息。光子學具有顯着的優勢，包括更低的能耗和更快的數據傳輸速度以及更低的延遲。

最有前景的方法之一是內存計算，這需要使用光子存儲器。光信號通過這些存儲器可以幾乎立即執行操作。但爲創建此類存儲器而提出的解決方案面臨着諸如切換速度低和可編程性有限等挑戰。

現在，一個國際研究團隊開發出了一種突破性的光子平臺來克服這些限制。他們的研究成果發表在《自然光子學》雜誌上。

項目科學家、卡利亞里大學助理教授 Paolo Pintus 與加州大學聖巴巴拉分校電氣與計算機工程系 (ECE) 教授 John Bowers 及 ECE 副教授 Galan Moody 合作，與匹茲堡大學的 Nathan Youngblood、東京科學研究所教授 Yuya Shoji 以及在 Bowers 實驗室獲得博士學位的 Mario Dumont 共同協調了該項目。

研究人員使用了一種磁光材料，即鈰取代的釔鐵石榴石 (YIG)，其光學特性會隨着外部磁場的變化而動態變化。通過使用微型磁鐵來存儲數據並控制光在材料內的傳播，他們開創了一種新型磁光存儲器。該創新平臺利用光來執行計算，速度和效率遠高於使用傳統電子設備所能實現的速度和效率。

這種新型存儲器的切換速度比最先進的光子集成技術快 100 倍。它們消耗的功率約爲十分之一，並且可以多次重新編程以執行不同的任務。雖然目前最先進的光學存儲器壽命有限，最多隻能寫入 1,000 次，但該團隊證明磁光存儲器可以重寫超過 23 億次，相當於潛在的無限壽命。

“這些獨特的磁光材料使得利用外部磁場來控制光在其中的傳播成爲可能，”Pintus 說道。“在這個項目中，我們使用電流來編程微磁鐵並存儲數據。磁鐵控制 Ce:YIG 材料內的光傳播，使我們能夠執行復雜的操作，例如矩陣向量乘法，這是任何神經網絡的核心。”

作者認爲，這一發現可能標誌着光學計算革命的開始，爲不久的將來的實際應用鋪平了道路。

https://scitechdaily.com/100x-faster-light-powered-memory-thats-revolutionizing-computing/

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