加州理工學院（Caltech）的研究人員近日公佈了一款速度超過100GHz的全光計算機，並有望開啟超快運算的新時代。據報道，計算機的頻率是決定其執行指令速度的關鍵因素，直接影響運算性能，歷史上曾隨著摩爾定律穩步提升，但在2000年代初期便停滯在5GHz左右。

主要受限於兩大障礙：一是“Dennard縮放比例定律”，該定律認為縮小電晶體尺寸可以維持效率，但較小的電晶體會漏電，導致功耗增加。

二是“馮·諾依曼瓶頸”，它限制了記憶體和處理器之間的資料傳輸速度，這些限制阻礙了超高速處理技術的發展。

然而，加州理工學院的研究人員透過一項創新設計突破了這些限制，他們開發的全光電腦使用光訊號取代傳統電力，從而避開了傳統電腦的功耗和資料傳輸瓶頸。

這台電腦的核心是一種基於光學實現的循環神經網絡，利用雷射脈衝處理數據，其關鍵組件是一個光學腔體，它同時作為內存和運算層，光信號以激光脈衝的頻率進行高速循環和操作。

這種全光架構能夠以無與倫比的速度和效率執行訊號分類、時間序列預測和影像生成等任務，與傳統電腦相比，消除了資料傳輸和功率密度相關的瓶頸，大大提升了運算效率。

研究人員指出，這種新型電腦有望徹底改變高速通訊、超快成像和生成式AI領域。

如果與一些研究人員開發的增強邏輯閘結合，其應用前景將更加廣闊，此外，自動駕駛汽車也可能依賴這項技術進行瞬間決策，進一步提高自動駕駛電動車的可靠性。