研究人员为高性能计算领域开发出新型纳米光子模拟处理器

导读：乔治华盛顿大学的研究人员开发了一种纳米光子模拟加速器，用于在几分之一秒内解决具有挑战性的工程和科学问题，即所谓的偏微分方程。

乔治华盛顿大学的研究人员开发了一种纳米光子模拟加速器，用于在几分之一秒内解决具有挑战性的工程和科学问题，即所谓的偏微分方程。模拟光子解决方案为解决复杂的计算任务提供了独特的机会，在能量耗散和速度方面具有前所未有的性能，克服了目前基于电子流和数字方法的现代计算架构的限制。

在2021年8月26日发表在《自然-通信物理学》杂志上的一项新研究中，由乔治华盛顿大学电气和计算机工程副教授Volker Sorger领导的研究人员揭示了一种新的纳米光子模拟处理器，能够解决偏微分方程。

模拟光子解决方案为解决复杂的计算任务提供了独特的机会，在能量耗散和速度方面具有前所未有的性能，克服了目前基于电子流和数字方法的现代计算架构的限制。

光子学中缺乏模块化和块状元素的可重构性，阻碍了向全光模拟计算平台的过渡。研究人员利用数值模拟，探索了一个基于epsilon-near-zero材料的纳米光子平台，能够在模拟领域解决偏微分方程（PDE）。零指数介质中的波长拉伸使板内基于电位移传导的高度非局域相互作用成为可能，这可以被监测以提取广泛的PDE问题的解决方案。

通过利用实验中实现的通过工艺参数对沉积技术的控制，研究人员在模拟中已经证明了使用CMOS兼容的氧化铟锡实现所提出的纳米光学处理器的可能性，其光学特性可以通过载流子注入来调整，以获得高速和低能耗的可编程性。纳米光学模拟处理器可以在芯片级集成，以光速处理任意输入。

该研究团队还包括加州大学洛杉矶分校和纽约城市学院的研究人员。