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计算机和互联网已经与人们的日常工作、学习和生活密切相关。我们在享受计算机带来的开放性和交互性的同时，也忍受着计算机处理速度慢、干扰频繁甚至死机的困扰。散热不良，电脑故障定期清洗；来回搬运沉重的笔记本电脑和感到疲劳的麻烦。
有什么特别的电脑吗？可以让人摆脱这些烦恼。普通人梦想的设备会成为现实吗？未来的移动设备能超越目前最快的超级计算机吗？“是”给出了答案。
所谓“是”，实际上对应于计算机，是光子计算机的简称。光子计算机是一种利用光信号进行数字运算、逻辑运算、信息存储和处理的新型计算机。与电子计算机的电子控制不同，光子计算机的操作依赖于光学元件和设备如激光器、光学镜、透镜和滤光器对光子的控制。
用光子作为载体来传递信息可以使“大脑”有更好的表现。其性能优势体现在:
1.并行传输
目前，电子计算机的cpu(相当于人脑的中央处理器)采用串行处理方式，这直接导致其工作时间实际上只占总时间的三分之一。那么它大部分时间都在做什么呢？
传输数据，这就是我们所说的缓存。想象一下，性能一般的家用电脑大部分时间都在休息。这不气人吗？幸运的是，“正在”通过光子传输数据。光子不会相互干扰，而是携手并进。当电子以长长的队列一个接一个地缓慢通过处理器到达高速缓存时，光子已经以光速平面并排飞行。
2.超高速运行
光子计算机具有很强的并行处理能力，因此具有较高的运算速度。
电子的传播速度为593千米/秒，而光子的传播速度为3×10”5千米/秒。对于电子计算机来说，电子是信息的载体，只能通过一些绝缘导线传导。即使在最好的情况下，固体中电子的运行速度也远小于光速。虽然电子计算机的计算速度在不断提高，但它的能力极限仍然是有限的。
一旦光子计算机成功问世，它将比今天的超级计算机快1000~10000倍。
此外，随着电子计算机组装密度的增加，导体之间的电磁相互作用将增强，发出的热量将逐渐增加，从而限制运行速度。光子计算机没有这样的麻烦。
3.超大规模信息存储能力
与电子计算机相比，光子计算机具有超大规模的信息存储能力。光子计算机有一个理想的光辐射源——激光。光子可以在没有电线的情况下传导，即使它们相交，也不会有任何相互影响。光子计算机没有通过导线传输信息的并行通道，它的密度几乎是无限的。一面五分镍币大小的镜子，其信息传递能力是全世界现有电话电缆信道的数倍。
4.低能耗和低散热
光子计算机是一种节能产品。光子计算机的驱动只需要相同规格的电子计算机驱动能量的一小部分，不仅降低了功耗，大大降低了机器发出的热量，而且为光子计算机的小型化和便携化发展提供了便利条件。
有趣的是，“是”的灵感实际上来自蝴蝶。
正如牛顿最终通过从树上掉下苹果来认识著名的万有引力定律一样，瓦特从沸水中获得了发明蒸汽机的灵感，科学家开发“is”的灵感也来自大自然。
科学家们发现，蝴蝶翅膀的美丽颜色既不是染料色，也不是颜料色，而是一种新颖的色彩结构色。
这种结构具有较高的色彩饱和度，明亮的光泽，环保，永不褪色。蝴蝶翅膀上特殊的周期性结构具有调节光线的能力，因此一定频率范围内的波不能在这种周期性结构中传播，而是被散射回来。人们称这种材料为具有特定周期结构的光子晶体。
光子计算机中的光子晶体类似于电子计算机中的半导体元件，可以选择性地传递电子，也可以作为光开关来实现“0和1”的逻辑运算。光子计算机的关键部件激光就是利用这一原理实现的。
据了解，光子计算机由光学元件和设备组成，如光学镜、透镜和滤波器。有模拟和数字光子计算机。
模拟光子计算机的特点是直接利用光学图像的二维特性，因此其结构相对简单。该光子计算机已用于卫星图像处理和模式识别。
数字光子计算机有多种结构方案，其中有两种被认为具有很大的开发价值。一是采用成熟的电子计算机结构，只用光学逻辑元件代替电子逻辑元件，用光子互连代替线互连；另一种是基于并行处理(光神经网络)的全新结构。
光子计算机得到了成功的发展，并取得了一系列新的进展。例如，美国杜克大学的计算机和电子工程师团队开发了一种可以实现超快开关的led管，每秒可以开关900亿次，从而可以取代以前的led技术，形成光子计算机的硬件基础。
从发展潜力来看，“is”显然比电子计算机大得多，特别是在图像处理、目标识别和人工智能等方面。未来光子计算机将比电子计算机发挥更大的作用。
(资料来源:科学中国)
