[科普中国]-光学电脑

光学电脑更准确的说也就是光学计算机也叫光脑，是未来更加先进的计算机，利用光的传播速度比电子速度快的原理，以光子为媒介，由光导纤维与各种光学元件制成的计算机。

简介光学电脑是指利用光脉冲替代电子讯号制作的电脑。这些光脉冲讯号可以用红外线或可见光。由于电流会令电脑发热，采用光脉冲的一个好处，就是可以降低电脑的发热量而无需牺牲其计算效能。过度的热，可令电脑损坏。而一旦光学电脑普及，其速度可达现今电脑的十倍。

美国万国商业机器公司（IBM）在2007年12月6日宣布，成功将电子讯号转化成为光脉冲，有关技术可令超级电脑的体积大为缩小，有助超级电脑发展。

IBM在《光学快讯》期刊中，宣布成功研制出一种体积细小的电子光学调幅器，体积较现时一般超级电脑采用的硅光子调幅细一百至一千倍。科学家表示，电子光学调幅器将来可以安装入电脑的中央处理器芯片内，令超级电脑的体积大为缩小。他指出，新技术好比在超级电脑内铺设一套光纤网络，利用光学技术取代电线，可令各个核心处理器之间的传送速度，加快一百倍，而耗用的能量更大幅减低。1

光子学光子学（Photonics）是一种与光子相关的科学研究，包括光的产生、发射、传输、调变、信号处理、切换、放大及感测。光不单纯是粒子，也不只是波动，光兼具有二者的特性。光子学包括光从紫外线、可见光到远红外线之间所有频谱的应用。不过大部分的应用是在可见光及近红外线。光子学一词是在1960年代初期，第一个实用的半导体光感测器发明后，以及1970年代光纤发展之后开始出现。

光子能量吸收倍频该频率的以普朗克常数（h）代表。1

量子计算机量子计算机（英语：quantum computer）是一种使用量子逻辑进行通用计算的设备。不同于电子计算机（或称传统电脑），量子计算用来存储数据的对象是量子比特，它使用量子算法来进行数据操作。马约拉纳费米子反粒子就是自己本身的属性，或许是令量子计算机的制造变成现实的一个关键。

随着计算机科学的发展，史张皓钧在1969年最早提出“基于量子力学的计算设备”。而关于“基于量子力学的信息处理”的最早文章则是由亚历山大·豪勒夫（1973）、帕帕拉维斯基（1975）、罗马·印戈登（1976）和尤里·马尼（1980）年发表。史蒂芬·威斯纳的文章发表于1983年。1980年代一系列的研究使得量子计算机的理论变得丰富起来。1982年，理查德·费曼在一个著名的演讲中提出利用量子体系实现通用计算的想法。紧接着1985年大卫·杜斯提出了量子图灵机模型。人们研究量子计算机最初很重要的一个出发点是探索通用计算机的计算极限。当使用计算机模拟量子现象时，因为庞大的希尔伯特空间而数据量也变得庞大。一个完好的模拟所需的运算时间则变得相当长，甚至是不切实际的天文数字。理查德·费曼当时就想到如果用量子系统所构成的计算机来模拟量子现象则运算时间可大幅度减少，从而量子计算机的概念诞生。半导体靠控制集成电路来记录及运算信息，量子计算机则希望控制原子或小分子的状态，记录和运算信息。

量子计算机在1980年代多处于理论推导状态。1994年彼得·秀尔（Peter Shor）提出量子质因数分解算法后，证明量子计算机能做出离散对数运算，而且速度远胜传统电脑。因为量子不像半导体只能记录0与1，可以同时表示多种状态。如果把半导体比喻成单一乐器，量子计算机就像交响乐团，一次运算可以处理多种不同状况，因此，一个40比特的量子计算机，就能在很短时间内解开1024位电脑花上数十年解决的问题。因其对于现在通行于银行及网络等处的RSA加密算法可以破解而构成威胁之后，量子计算机变成了热门的话题，除了理论之外，也有不少学者着力于利用各种量子系统来实现量子计算机。2

本词条内容贡献者为:

李嘉骞 - 博士 - 同济大学