超越二進位位元   光驅動的運算革命

編譯／高晟鈞

在這個數據驅動的年代，如何快速、有效率的解決複雜問題至關重要，然而傳統電腦在處理大量變數的交互作用時，時常面臨低效、甚至是當機等現象。近日一種新型計算型態問世，可以透過將最佳化的問題丟入磁力學中被稱為「易辛模型」（Ising model）的模型中。

易辛模型

易辛模型是一種在統計物理學中用於研究磁鐵材料系統的數學模型，由稱為「自旋」的離散元素組成，可以取兩個不同的值，通常表示為+1和-1。 模型考慮了自旋之間的相互作用並考慮了溫度的影響，產生了各種豐富多樣的現象，如相變和臨界現象。

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而對於量子形式，經過公式計算後，所找到的易辛哈密頓量（Ising Hamiltonian）最小值或基態，便是使用量子電腦進行最佳化組合的狀態。

基於光的技術

為了更有效地尋找易辛哈密頓量，研究人員正在探索超越傳統電腦的物理系統。其中一種最具潛力的方法便是利用光，將資訊編碼為偏振態、相位或振幅等屬性，最終利用干涉和光學回饋等現象，系統能快速地找到正確的解決方案。

對此，新加坡國立大學研究人員使用一種名為「垂直腔面射型雷射」（Vertical Cavity Surface-Emitting Lasers, 簡稱VCSEL）的系統，來解決這項難題。研究人員將訊息編碼在了VCSEL的線性偏振狀態中，每個狀態都對應一個潛在的解決方案，透過雷射裝置的相互連接，之間的相互作用編碼了問題的結構。

儘管目前仍面臨最小化VCSEL雷射的異向性問題，但這種基於全光學VCSEL的電腦架構，將有望解決目前傳統電腦難以解決的問題。

資料來源:ScitechDaily

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