应用广泛潜力无限

　　经过近半个世纪的遵从摩尔定律的加速发展，传统电子芯片逐渐遇到性能瓶颈。电子处理器依靠逻辑电路传输数据，随着数据传输量与日俱增、传输速度需求越来越高，电子芯片渐渐不堪重负。此外，由于光路在空中交叉传输又互不干扰，光计算具有天然的并行性，可在一个时间段内同时进行多路计算，不仅速度快而且结果精准。光子芯片的自身能耗非常低，利用光子输入/输出端口传输1Tb数据仅消耗电能1.3瓦。实验证明，同样的电量下光子芯片的数据传输和计算能力更强。

　　光学器件微型化脚步正悄然而至。2003年以色列lenslet公司公开展示了全球首枚嵌入光核心的商用光学数字处理器。该光处理器利用光栅卷积原理，实现了每秒8万亿次的数值运算。美国的IBM公司宣称已研制出微米级别的光开关，可利用比发丝还细的碳管实现光束数据传输，Intel公司也加大了硅光集成芯片的研发力度。

　　采用光子芯片不仅可以提升计算机的运算速度，更可以轻松实现对人脑思维的模拟，人工智能水平将得到巨大提升。由布里斯托大学和日本电报电话公司共同研制的量子光学芯片，将光子当成可自由组合的“积木”一样编码排列，能快速切换数据状态，可使机器设备变得更“聪慧”。

　　事实上，光子芯片还有许多潜力待挖掘。在信息处理中人们通常只利用了光路传输这一基本光学特性，而光信号的折射、干涉、衍射、偏振等很多特性还远未被有效利用。譬如，美国一家公司推出的全广播光交换机，利用了光的散射和空间不相干特性，有效解决了令电子芯片“头疼”的多维数据交换难题。

　　信息战场大显神通

　　随着光电子技术的飞速发展，未来光子芯片将在军事安全、多媒体和智能终端、超级计算等领域大有用武之地。利用光子芯片搭建量子计算机，能灵活模拟现有数字计算机的任意工作状态，将广泛应用于武器装备设计制造、情报获取和分析处理、战争设计与战场模拟、卫星导航定位等诸多领域。美国航空局目前正在研制新一代超级计算机系统，光子芯片正是其中的“智慧大脑”。

　　光子芯片在战场上也将展示“大智慧”。Enlight光子芯片就是为军事应用量身打造的，它可在短时间内审查大量数据，迅速识别出非常隐秘的潜在威胁。依靠光纤通信和光子连接技术运行的光交换设备、光探测器和调制器，将进一步优化现有电子装备系统的性能。未来光子元件将与电子元件同时效力，各类武器装备将随着光波导和光子技术的应用得到性能上的巨大提升。由美国海军空战中心和导弹防御局授权美国公司研究的先进光学处理器，主要用来加强大型军用雷达的芯片计算和处理能力，将在雷达探测领域得到重要应用。

　　光学计算是影响未来信息技术发展的战略性工程。科学家正在将微电子技术与光子技术结合，研制新型光电集成系统，可广泛应用于大型多媒体广播系统、机场安全检查系统和医学数据库系统，在移动通信领域可消除同一基站内用户间的相互干扰，在生物科技方面可大大缩短运算必须的基因数据配对时间。未来光子芯片还将用于军事通信加密、军用新材料和非传统武器的开发，对军事变革和社会发展产生强有力助推。(陆天歌　张乃千　唐嘉)

　　（《解放军报》2016年05月19日 07版）