【计算机】光子计算机：身材和速度不可兼得

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精华笔记 

现代计算机越来越快，但是也越发来到瓶颈，需要产生质变。比方前段时间谷歌的量子霸权，本质上都是在追求一种原理上完全不同的计算机。

一、信息的传递速度

1. 电子计算机处理信息的方式，是通过电流的传导来实现信息的传递。电子计算机的计算单元是晶体管，电流是在晶体管中运动的；

2. 信息的传递速度正比于电流的流动速度，本质上是电子的运动速度；

3. 电子的运动速度只有每秒十万米，而光速的每秒三亿米比电子快非常多。如果电子的流动速度接近光速的话，计算机的运算速度就会快很多倍；

二、光子计算机

4. 很容易想到，如果用光子作为信息传递的媒介，就可以让计算速度大幅提升。光纤其实就是用光信号传播信息，比用电缆传递信息的速度更快、信息量更大；

| 光纤

5. 光子计算机的原理与电子计算机截然不同，不是用晶体管的通电和断电来表示不同的信号，而是可以用不同的波长来表示，所以可以直接用十进制；

| 不同频率代表不同的信号

6. 不同进制导致不同的算法。基本信号单元越多，复杂度越低，就可以做更加复杂的计算；

三、光子计算机的难点

7. 光的波长太长，在几百纳米左右。进行计算的时候，信号不能混乱，所以光信号之间的距离至少要在波长以上。因为在波长以内会发生干涉现象，影响信号的准确性；

8. 也就是说，光子计算机的摩尔极限要比电子计算机大的多，隧道效应更加明显；

9. 目前最小的晶体管在几纳米左右，所以电子计算机可以做得很小，在单位体积内放置更多的计算单元来弥补计算能力的缺陷。总体算下来，光子计算机的计算能力并没有比电子计算机强太多；

10. 光子计算机的元器件也更加复杂。所以从实际意义上，它提升的倍数有限，因此还没有被全面研究和实现。