日前，記者從上海交通大學(xué)集成量子信息技術(shù)研究中心獲悉，該中心金賢敏團(tuán)隊(duì)研制出一種結(jié)合集成芯片、光子概念和非馮諾依曼計(jì)算架構(gòu)的光子計(jì)算機(jī)，新計(jì)算機(jī)不僅在解決某些難題方面擁有超越經(jīng)典電子計(jì)算機(jī)的潛力，且物理尺度可擴(kuò)展。該研究提供了超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)計(jì)算能力新思路，預(yù)示光子計(jì)算機(jī)未來可期。研究發(fā)表于最新一期美國《科學(xué)進(jìn)展》雜志。

不斷提升的集成度賦予電子計(jì)算機(jī)越來越強(qiáng)大的計(jì)算能力，不斷有研究指出，由于高度集成化導(dǎo)致芯片“散熱問題”和“量子隧穿效應(yīng)”，摩爾定律在不遠(yuǎn)的將來不再適用。

金賢敏對記者解釋說：“尋求潛在新型計(jì)算方式是進(jìn)一步推進(jìn)人類計(jì)算能力的重要手段，量子計(jì)算、DNA計(jì)算、光計(jì)算等不斷被提出。2019年底， 谷歌演示了53量子比特的量子計(jì)算機(jī)，宣示‘量子霸權(quán)’，率先揭示了非馮諾依曼計(jì)算架構(gòu)的優(yōu)勢。”

在最新研究中，金賢敏團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，不依賴脆弱的量子特性，而是更多借助光子本身的優(yōu)勢，展示出光子計(jì)算機(jī)在特定計(jì)算問題上超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的潛力。

研究團(tuán)隊(duì)在光子計(jì)算機(jī)上求解的問題名為“子集和問題”（SSP），從計(jì)算復(fù)雜度而言，屬于NP問題（經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法高效求解的一大類問題）中最難解的一種，求解SSP可作為衡量新型計(jì)算架構(gòu)計(jì)算能力的重要標(biāo)準(zhǔn)。

在最新研究中，研究人員成功將SSP映射到由三種基本結(jié)構(gòu)組成的三維集成光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中，并借助飛秒激光直寫技術(shù)刻寫在光子芯片內(nèi)部。當(dāng)光子被注入光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，計(jì)算過程由此被激活。光子作為計(jì)算載體，在光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中演化，并行搜索所有可能的演化路徑來尋找解。

研究發(fā)現(xiàn)，得益于光子計(jì)算機(jī)的并行運(yùn)算方式、集成光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的緊湊性，以及光超高的傳播速度、強(qiáng)抗干擾能力等“天賦”，SSP求解速度更快，且物理尺度可擴(kuò)展。

金賢敏表示，他們計(jì)劃構(gòu)建更大規(guī)模光子芯片和測量系統(tǒng)，向更大問題尺寸和計(jì)算能力邁進(jìn)。