光子計(jì)算機(jī)是一種由光信號(hào)進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型計(jì)算機(jī)。它由激光器、光學(xué)反射鏡、透鏡、濾波器等光學(xué)元件和設(shè)備構(gòu)成，靠激光束進(jìn)入反射鏡和透鏡組成的陣列進(jìn)行信息處理，以光子代替電子，光運(yùn)算代替電運(yùn)算。光的并行、高速，天然地決定了光子計(jì)算機(jī)的并行處理能力很強(qiáng)，具有超高運(yùn)算速度。光子計(jì)算機(jī)還具有與人腦相似的容錯(cuò)性，系統(tǒng)中某一元件損壞或出錯(cuò)時(shí)，并不影響最終的計(jì)算結(jié)果。光子在光介質(zhì)中傳輸所造成的信息畸變和失真極小，光傳輸、轉(zhuǎn)換時(shí)能量消耗和散發(fā)熱量極低，對(duì)環(huán)境條件的要求比電子計(jì)算機(jī)低得多。隨著現(xiàn)代光學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)相結(jié)合，在不久的將來(lái)，光子計(jì)算機(jī)將成為人類(lèi)普遍的工具。

發(fā)展現(xiàn)狀

美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室宣布研制出世界上第一臺(tái)光學(xué)計(jì)算機(jī)。它采用砷化鎵光學(xué)開(kāi)關(guān)，運(yùn)算速度達(dá)每秒10億次。盡管這臺(tái)光學(xué)計(jì)算機(jī)與理論上的光學(xué)計(jì)算機(jī)還有一定距離，但已顯示出強(qiáng)大的生命力。人類(lèi)利用光纜傳輸數(shù)據(jù)已經(jīng)有20多年的歷史了，用光信號(hào)來(lái)存儲(chǔ)信息的光盤(pán)技術(shù)也已廣泛應(yīng)用。然而要想制造真正的光子計(jì)算機(jī)，需要開(kāi)發(fā)出可以用一條光束來(lái)控制另一條光束變化的光學(xué)晶體管這一基礎(chǔ)元件，一般說(shuō)來(lái)，科學(xué)家們雖然可以實(shí)現(xiàn)這樣的裝置，但是所需的條件如溫度等仍較為苛刻，尚難以進(jìn)入實(shí)用階段。

美國(guó)馬薩諸塞州的一家光學(xué)技術(shù)公司——光導(dǎo)發(fā)光元件系統(tǒng)公司正與美國(guó)航空航天局馬歇爾航天中心合作開(kāi)發(fā)用來(lái)制造光學(xué)計(jì)算機(jī)的“光”路板，實(shí)現(xiàn)對(duì)光子移動(dòng)的控制，并有望在今取得突破。1999年5月，在美國(guó)西北大學(xué)工作的新加坡科學(xué)家何盛中領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)有20多人的研究小組利用納米級(jí)的半導(dǎo)體激光器研制出世界上最小的光子定向耦合器，可以在寬度僅0.2至0.4微米的半導(dǎo)體層中對(duì)光進(jìn)行分解和控制。

光子計(jì)算機(jī)展望

相信在看這篇文章的人對(duì)PC已經(jīng)有一定的認(rèn)識(shí)，對(duì)PC的過(guò)去我也就不多說(shuō)了，摩爾定律完全掌握著我們可以遇見(jiàn)的未來(lái)，而摩爾定律失效將會(huì)出現(xiàn)在0.2nm工藝制作芯片的時(shí)候，因?yàn)槟且呀?jīng)一個(gè)原子的直徑了。但在這之前或之后很短的時(shí)間內(nèi)光子計(jì)算機(jī)將會(huì)取代電子計(jì)算機(jī)，那時(shí)光子計(jì)算機(jī)就像我們現(xiàn)在使用的電子計(jì)算機(jī)一樣流行，因此我對(duì)未來(lái)的PC的預(yù)測(cè)是建立在光子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上：PC將會(huì)分為兩個(gè)支線，一個(gè)是臺(tái)式機(jī)，臺(tái)式機(jī)不會(huì)被淘汰，它繼續(xù)以高性能價(jià)格比占據(jù)著市場(chǎng)的大部分�，F(xiàn)在的PDA將會(huì)是另一個(gè)分支的雛形，它甚至?xí)�將手提電腦淘汰，原因下文我說(shuō)到。(下文所提到的計(jì)算機(jī)除特別指出，否則都是指光子計(jì)算機(jī))

我先來(lái)說(shuō)說(shuō)未來(lái)的臺(tái)式機(jī)，臺(tái)式機(jī)不會(huì)因?yàn)镻C的極度發(fā)展而消失，相反它比任何一種其他機(jī)型更能適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展需求，臺(tái)式機(jī)將會(huì)以高性能，低價(jià)格作為發(fā)展之路，光子臺(tái)式機(jī)的整個(gè)架構(gòu)將會(huì)是以光信號(hào)取代現(xiàn)在的電信號(hào)，光信號(hào)經(jīng)輸入設(shè)備觸發(fā)，經(jīng)傳送到CPU處理后，再按輸出。其實(shí)原理跟現(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī)一樣，只不過(guò)所有通信都是有光信號(hào)完成。下面簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)每個(gè)配件。 

CPU：作為光子計(jì)算機(jī)核心，它仍然會(huì)作為一個(gè)獨(dú)立產(chǎn)品來(lái)被開(kāi)發(fā)和研究，至于它的材料應(yīng)該會(huì)是一種存儲(chǔ)量大，當(dāng)規(guī)模生產(chǎn)之后會(huì)變得相當(dāng)便宜的物質(zhì)。 

主板：或者說(shuō)是光信號(hào)生成或傳送器更加貼切一些，但這個(gè)物件可能會(huì)消失。在未來(lái)主板不再與現(xiàn)在的主板同等重要，因?yàn)楣庑盘?hào)生成可能會(huì)在電源中完成，而光信號(hào)傳送途徑可以簡(jiǎn)單地透過(guò)CPU與其他物件的連接實(shí)現(xiàn)。這樣主板就不再有存在的理由了。 

硬盤(pán)與內(nèi)存：光子計(jì)算機(jī)中硬盤(pán)會(huì)完成現(xiàn)在內(nèi)存和硬盤(pán)的工作，內(nèi)存將消失。現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的原理被改變，處理器直接可以在高速硬盤(pán)中讀取、運(yùn)行、處理數(shù)據(jù)。但現(xiàn)有的光存儲(chǔ)器的速度實(shí)在不可以實(shí)現(xiàn)，因此現(xiàn)在的光儲(chǔ)存器在將來(lái)只會(huì)作為廉價(jià)的備份或復(fù)制轉(zhuǎn)移設(shè)備。新的儲(chǔ)存器將會(huì)是一種可透光的液態(tài)存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)直接紀(jì)錄在每個(gè)原子上，以高速運(yùn)動(dòng)的原子實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速讀取，從而取代內(nèi)存。 

顯卡與顯示器：顯卡將會(huì)與顯示器集成，或消失，現(xiàn)在的液晶顯示器是未來(lái)顯示器的雛形，未來(lái)的顯示器將會(huì)是無(wú)點(diǎn)距液態(tài)顯示器，同樣是像現(xiàn)在的顯示器一樣是超薄顯示器，顯示器面板上將會(huì)有一種受激會(huì)發(fā)光的物質(zhì)，以每一原子為發(fā)光單位來(lái)顯示圖形，實(shí)現(xiàn)無(wú)點(diǎn)距顯示。 

現(xiàn)在未來(lái)的臺(tái)式光子計(jì)算機(jī)已經(jīng)基本成行了，其他配件也像現(xiàn)在的PC一樣，按自己的需要DIY。未來(lái)PC的另一個(gè)分支就是未來(lái)的PDA，現(xiàn)在PDA已經(jīng)是一個(gè)很好的概念了，只是它現(xiàn)在實(shí)在是處于發(fā)展的起步，難成氣候。在理論上說(shuō)，只有工藝足夠高的話，所有原件都可以集成一塊芯片上，于是未來(lái)的PDA會(huì)從這點(diǎn)出發(fā)，也高度集成性和方便攜帶性而成為PC的另一個(gè)分支。說(shuō)它是PC的一個(gè)分支，因?yàn)樗�首先要集成手提電腦的全部功能，它還會(huì)集成現(xiàn)在的數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、GPS等的功能，另外它還要實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信功能，如同現(xiàn)在的手機(jī)一樣。 

未來(lái)的PDA大小應(yīng)該比現(xiàn)在的手機(jī)小一點(diǎn)點(diǎn)，你可以見(jiàn)到PDA很可能跟現(xiàn)在的手機(jī)一樣，只有簡(jiǎn)單的幾個(gè)按鍵和一個(gè)不太大的彩色屏幕。但不要小看它，它將可以實(shí)現(xiàn)手提電腦的全部功能，PDA上將會(huì)集成一個(gè)投射屏幕投射器，投射屏幕能在空氣中、不需要任何其他物品就可以形成影像。PDA可以完全實(shí)現(xiàn)聲控功能，萬(wàn)一有需要時(shí)，它還可以透過(guò)投射器顯示出來(lái)的一個(gè)全尺寸鍵盤(pán)，你可以在這個(gè)投射鍵盤(pán)上實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)輸入。