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光子计算芯片技术利用光进行矩阵运算和AI推理.docx
资料介绍
光子计算芯片技术利用光进行矩阵运算和AI推理
引言
光子计算芯片利用光子进行计算，通过光的并行传播和低功耗特性，为AI计算提供全新的加速方案。2026年，光子计算芯片技术正从学术研究走向工程化应用，在AI推理、矩阵运算和信号处理等场景中展现出独特的优势。光子计算芯片在特定AI任务中的能效比已达到传统电子芯片的10倍至100倍，运算速度提升数个数量级。上海交大联合光舟科技共建集成光子计算重点实验室，国产光子计算芯片正在加速产业化进程。
光子计算的物理原理
并行计算优势
光子具有天然的大规模并行计算能力。不同波长的光可在同一空间中传播而互不干扰，支持波分复用并行计算；不同路径的光可在同一芯片上同时传播，支持空间并行计算。光的传播速度远快于电子在导线中的传播速度，计算延迟极低。
光子计算的核心优势在于利用光的并行性和低功耗特性，突破电子计算在速度和能耗方面的物理极限，矩阵乘法等核心AI运算的能效比可提升100倍以上。
模拟计算
光子计算采用模拟计算方式，利用光波的振幅、相位和强度等物理量直接表示计算数据，通过光学干涉、衍射和散射等物理过程实现计算操作。模拟计算可在单一操作中完成整个矩阵乘法，无需像电子芯片那样进行多次乘法和累加操作。
光学矩阵乘法器
工作原理
光学矩阵乘法器通过光学干涉或衍射实现矩阵与向量的乘法运算。输入数据通过调制器加载到光波上，光波通过分束器网络或衍射光栅实现加权求和，探测器阵列检测输出结果。
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