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外媒预测:2022年,中国将发生三件大事

有物理基础的人应该知道,电子是费米子,是有质量的物质,所以在传输信号时会因为质量的惯性产生较多的能量损耗;光是玻色子,是物质之间的相互作用力,静止质量为零,传输信号时能量损耗小。

与电子相比,光子作为信息载体具有先天的优势:超高速度、超强的并行性、超高带宽、超低损耗。

一是在传输信息时光子具有极快的响应时间。光子脉冲可以达到fs量级(飞秒量级),信息速率可以达到几十个Tb/s,性能能够提升数百倍。二是光子具有极高的信息容量,比电子高3~4个量级。采用光交互系统的新型使能技术可以实现低交换延迟和高传输带宽。三是光子具有极强的存储和计算能力,能以光速进行超低能耗运算。四是光子具有极强的并行和互连能力。光子是玻色子,不同波长的光可用于多路同时通信。五是光子具有超低的能耗表现。1bit信息的能耗,光子器件比电子器件低3个数量级,仅为电子器件的千分之一。

如今,科学家们的期望,就是能够像芯片控制电子那样可靠地控制光子,以获得更好的性能。

以能耗的视角来看,目前以集成电路为基础的数字产业能耗与日俱增,据测算未来五年它可能会发展至消耗掉全球20%的电力供应。如果没有技术变革或突破,未来人类极有可能要在信息数据和能源之间做出选择。而以光子芯片为基础的技术路线,理论上有望将数字产业能耗降低至电子芯片的千分之一。因此,发展更为节能的光子技术,也是实现碳中和目标的关键一环。