Речь идет о так называемой фотонной вычислительной машине (ФВМ), в которой вычислительные процессы построены на взаимодействии импульсов лазерного излучения, а не на работе электронных компонентов, как в обычных ЭВМ.
Такая ФВМ состоит из электрической и «световой» частей. Машинный код (то есть набор инструкций) переводится в лазерные импульсы. Кванты света, фотоны, по волноводам попадают в фотонный процессор, где происходит взаимодействие лазерных импульсов, и над ними совершаются такие же логические операции, как и в электронно-вычислительных машинах. Далее лазерные лучи покидают процессор и возвращаются в электронную часть компьютера, где оптическая информация вновь преобразуется в электрическую и оказывается доступной пользователю.
Как пояснил автор разработки, главный научный сотрудник Института теоретической и математической физики (ИТМФ) ВНИИЭФ Сергей Степаненко, фотонные вычислительные машины нужны для решения задач, которые не под силу «полупроводниковым» суперкомпьютерам, передает РИА «Новости».
По его словам, применение фотонных технологий позволяет в десятки или сотни тысяч раз уменьшить количество энергии, необходимой для достижения одинаковой производительности с нынешними ЭВМ.
«Если для супер-ЭВМ потребуется здание площадью с футбольное поле, то такая производительность может быть достигнута ФВМ, которая помещается в поллитровой кружке и отводимое тепло составляет около сотни ватт – меньше, чем у кипятильника», – пояснил Степаненко.
Создать фотонную вычислительную машину специалисты разных стран пытаются давно, но до практических воплощений в силу разных причин дело не доходило. Во ВНИИЭФ предложили новую схему реализации принципа работы ФВМ, благодаря которой, в частности, преобразования между световой и электрической частями компьютера выполнялись бы как можно реже, потому что они требуют много времени и энергии.
Наивысшая производительность фотонного процессора, придуманного во ВНИИЭФ, для самой сложной для полупроводниковой вычислительной машины операции умножения может составить до 50 петафлопсов, а пиковая мощность такого процессора составит лишь 100 ватт (для сравнения, производительность современных электронных процессоров такой же мощности составляет порядка всего лишь 5 терафлопсов, то есть в десять тысяч раз меньше). При этом производительность ФВМ можно резко повысить, уменьшая длину световой волны.
Что касается конкретных задач, которые можно было бы решать с помощью фотонных вычислительных машин, то это, например, задачи по изучению генетических особенностей людей, что важно для медицинских приложений.