新型磁光存儲器助力超快計算

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科技日報北京1月19日電 （記者張夢然）一個由多國科學家組成的國際團隊在開發高能效計算機方面取得重磅成果：用於超快計算的新型磁光存儲器。這是一種創新的光子平台，不僅開關速度比當前最先進光子集成技術快100倍，還可重寫超過23億次。相關論文發表在最新一期《自然·光子學》雜誌上。

未來計算領域面臨的一項重要挑戰是內存計算，特別是利用光子內存來實現幾乎即時的操作和響應。然而，這一領域一直受到多種因素的限制，如緩慢的開關速度、有限的可編程性等。

最新研究旨在克服這些障礙。該團隊來自意大利卡利亞里大學、美國加州大學聖巴巴拉分校、匹茲堡大學以及東京科學研究所。他們採用了一種特殊的磁光材料——鈰摻雜釔鐵石榴石，這種材料的光學屬性可以根據外部磁場的變化而動態調整。通過引入微型磁體作為數據存儲單元，並控制光信號在材料中的路徑，研究團隊成功開發出一種全新的磁光存儲器。

這種新設備具有顯著優勢：它不僅實現了比當前最先進光子集成技術快100倍的開關速度，而且能耗僅為前者的1/10左右；更重要的是，它可進行多次重新編程以適應不同任務的需求。相比之下，現有的高端光學存儲設備通常只能承受最多1000次寫入操作，而新開發的磁光存儲器卻能夠支持超過23億次的重寫，這表明其可能擁有近乎無限的服務壽命。

此外，研究團隊還強調了這些磁光材料的獨特之處，在於它們允許使用外部磁場來調控光的傳播方式。在此基礎上，團隊成員利用電流對微小磁體進行了編程，用以保存信息。這些磁體反過來又決定了光在材料內部如何行進，從而使得複雜運算，如矩陣向量乘法得以實施，這是所有神經網絡架構的關鍵組成部分。

數字化時代，各種各樣的應用和場景源源不斷地產生着海量數據。如何更高效地處理和分析這些數據，同時又儘量降低能耗？這就對計算機的效率和能耗都提出了極高要求。用於超快計算的新型磁光存儲器，正是在這樣的技術背景下應運而生。它的開關速度實現上百倍提升，同時能耗又顯著降低，很好地契合了超快計算對高性能存儲器的需求。可以預見，越來越多高性能存儲器的誕生，將為更加高效、流暢、即時的通信提供堅實技術支撐。