Компьютеры, работающие на основе света вместо электричества для передачи и обработки данных, обещают значительное снижение потребления энергии в дата-центрах и ускорение вычислений. Эти технологии уже готовы выйти на рынок и внедряться в повседневность.
Современные электронные вычислительные машины, которыми мы пользуемся ежедневно, долгие годы развивались согласно закону Мура, удваивая свою производительность каждые два года. Однако в последнее десятилетие этот прогресс замедлился из-за физических ограничений при миниатюризации транзисторов.
Ученые исследуют различные альтернативные подходы, среди которых выделяются квантовые и фотонные вычисления. Квантовые компьютеры пока остаются на стадии поиска практических применений, тогда как фотонные системы уже показали результаты, достойные внимания. Например, исследования, опубликованные в журнале *Nature*, демонстрируют успешные расчеты на фотонных чипах, производимых на тех же заводах, что и традиционные микросхемы.
Фотонные компьютеры имеют ряд преимуществ перед своими электронными аналогами. Благодаря высокой скорости перемещения фотонов, такие устройства способны выполнять операции быстрее и с минимальными задержками. Кроме того, отсутствие сопротивления при движении фотонов снижает энергозатраты и потребность в охлаждении, характерной для электронных схем.
Один из примеров успешной реализации этой идеи — проект компании Lightelligence из Сингапура. Их разработка PACE (Photonic Arithmetic Computing Engine) объединяет фотонную и электронную схемы, демонстрируя эффективность решения задач типа Изинга, актуальных в логистике и других прикладных сферах.
Другой пример — стартап Lightmatter, разработавший чип Envise, способный выполнять задачи генерации текста с использованием модели BERT на уровне традиционных электронных процессоров, однако с большей энергоэффективностью.
Бо Пэн, представитель Lightelligence, подчеркивает роль многочисленных стартапов в продвижении фотонной индустрии: «Мы находимся на этапе подготовки к массовому производству. Это больше не экспериментальная технология, а реальный продукт».
Точно так же, как мир квантовых вычислений стремится достичь «квантового превосходства», когда квантовый компьютер выполнит задачу, невозможную для классического компьютера, фотонная индустрия также движется к «фотонному превосходству». Хотя точные сроки выхода на массовый рынок пока неизвестны, Пэн уверен, что эта технология уже близко подошла к коммерческой готовности. Вероятно, фотонные чипы будут использоваться совместно с электронными системами, выполняя задачи, где они особенно эффективны.
Примечательно, что ускоритель от Lightelligence выполнен в формате PCI Express — стандартном интерфейсе для подключения дополнительных устройств к материнским платам настольных компьютеров, таких как видеокарты. Это делает установку платы достаточно простой на обычных ПК, хотя для её функционирования потребуется специализированное ПО.
Оба исследования продемонстрировали значительный прогресс в области фотонных технологий, подчеркнул Роберт Хэдфилд из Университета Глазго.
«Эта отрасль приближается к той точке, когда индустрию можно будет рассматривать как реальную альтернативу традиционным процессорам, — отметил он. — Наблюдать за зрелостью данной архитектуры действительно захватывающе. Особенно важно отметить, что эти фотонные чипы производятся на одном из крупнейших заводов мира, что открывает перспективы для массового выпуска».
Стивен Суини из Университета Глазго также добавил, что оптическое соединение уже доказало свою эффективность благодаря использованию волоконной оптики, и теперь фотонные вычисления находятся на пути к аналогичным успехам.
«Фотонные технологии обеспечивают большую скорость и меньшие потери энергии по сравнению с электронной техникой. Если вам необходимы значительные вычислительные мощности, стоит обратить внимание на эту технологию», — заключил он.
