Американские физики спроектировали компактный оптический аналоговый вычислитель

N+1Hi-Tech

Метаматериалы помогут решать уравнения со скоростью света

Марат Хамадеев

Источник: Heedong Goh and Andrea Alù / Physical Review Letters, 2022

Американские физики спроектировали компактный оптический аналоговый вычислитель, который практически мгновенно решает дифференциальные и интегральные уравнения. В его основе лежит метаматериал с субволновым распределением диэлектрической проницаемости, а решение кодируется в рассеянной на нем волне. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.

Классические компьютеры неразрывно ассоциируются с цифровой электроникой. Цифровой подход основан на представлении информации в виде единиц и нулей и ее обработке с помощью битовых операций. Такой подход естественен при сложении или вычитании целых и даже рациональных чисел. Он же применяется и при обработке аналоговых сигналов, которые представляют собой функции одной или нескольких переменных. В этом случае необходимо производить аналогово-цифровые преобразования.

Вместе с тем существует другой подход, основанный на использовании аналоговых компьютеров. В нем обработка аналоговой информации производится вычислителем напрямую. Благодаря этому аналоговый подход обладает преимуществом в скорости при работе с функциями, например, дифференцировании, интегрировании или решении дифференциальных уравнений. Строго говоря, первые вычислительные машины были именно аналоговыми, в частности, механическими (например, Антикитерский механизм). Их ключевым недостатком стало отсутствие универсальности, и, в конце концов, во второй половине аналоговые компьютеры уступили своё место цифровым устройствам, чья вычислительная мощность на тот момент росла согласно закону Мура.

В наши дни закон Мура сильно замедлился. В поисках способов ускорения вычислений физики и инженеры все чаще стали смотреть в сторону аналоговых компьютеров. Этому способствует бурный прогресс в области создания материалов, по-новому взаимодействующих со светом. Например, мы уже рассказывали, как ученые создали оптические и терагерцовые аналоговые нейтронные сети. Ключевым недостатком этих технологий стал их большой размер, что не позволяет реализовать их на чипе.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Физика невозможного Физика невозможного

Научное исследование мира силовых полей, телепортации и путешествий во времени

kiozk originals
Как принять себя: 7 шагов, с которых нужно начать Как принять себя: 7 шагов, с которых нужно начать

Первые шаги к принятию себя

РБК
Какой порог боли у человека Какой порог боли у человека

Как много боли мы можем выдержать?

Популярная механика
Расщепляющие мочевину симбиотические бактерии защитили сусликов от атрофии мышц во время спячки Расщепляющие мочевину симбиотические бактерии защитили сусликов от атрофии мышц во время спячки

Бактерии преобразуют мочевину в аммиак, позволяя повторно использовать азот

N+1
Лечит не только простуду: 11 полезных свойств имбиря для здоровья Лечит не только простуду: 11 полезных свойств имбиря для здоровья

Корень имбиря не только улучшает вкус блюд, но и полезен для здоровья

Cosmopolitan
Что такое глобальное потепление? Что такое глобальное потепление?

Глобальное потепление — это повышение средней температуры по всему миру

Популярная механика
Физики ограничили массу электронного антинейтрино Физики ограничили массу электронного антинейтрино

Физики сообщили о новом ограничении на массу электронного антинейтрино

N+1
Как пробудившийся в Исландии вулкан пробуждает и человеческие чувства? Фрагмент романа Сигридур Бьёрнсдоттир «Вулканы, любовь и прочие бедствия» Как пробудившийся в Исландии вулкан пробуждает и человеческие чувства? Фрагмент романа Сигридур Бьёрнсдоттир «Вулканы, любовь и прочие бедствия»

Вулканическая активность — часть исландской жизни

Esquire
Пришельцы на Земле: 5 самых необычных животных Пришельцы на Земле: 5 самых необычных животных

Этих животных с легкостью можно принять за пришельцев

Популярная механика
Сардана Авксентьева: «Если голоса женщин не слышны, кто их озвучит, если не мы?» Сардана Авксентьева: «Если голоса женщин не слышны, кто их озвучит, если не мы?»

О гендерной повестке во власти и политической карьере женщины в России

Forbes Woman
«Парковочные огни»: когда и как использовать габариты «Парковочные огни»: когда и как использовать габариты

Зачем нужны габаритные огни и какие они бывают?

РБК
Изумрудный суперфуд: что такое спирулина и чем она полезна Изумрудный суперфуд: что такое спирулина и чем она полезна

Вместе с врачами разбираемся в пользе и противопоказаниях спирулины

РБК
Как мегастройки «Газпрома» и «Сибура» принесли Тимченко и Шамалову 5 млрд рублей Как мегастройки «Газпрома» и «Сибура» принесли Тимченко и Шамалову 5 млрд рублей

Миллиарды на химии и мегастройках

Forbes
Всемирный день Nutella: узнайте, как продукт военного времени стал мировой “звездой” Всемирный день Nutella: узнайте, как продукт военного времени стал мировой “звездой”

Почему Nutella полюбили миллионы?

Популярная механика
Свадебная революция Свадебная революция

Как финансовый менеджер из России строит бизнес на американских молодоженах

Forbes
Как понять, что в отношениях от вас ждут только денег Как понять, что в отношениях от вас ждут только денег

Разоблачаем недобросовестных партнеров

GQ
Как найти бесплатный Wi-Fi в общественных местах: эти советы помогут вам всегда оставаться онлайн Как найти бесплатный Wi-Fi в общественных местах: эти советы помогут вам всегда оставаться онлайн

В каких точках чаще всего есть доступный Wi-Fi и как к нему подключиться

Популярная механика
Физики измерили показатель преломления дейтерий-тритиевой смеси Физики измерили показатель преломления дейтерий-тритиевой смеси

Физики продвигаются в контроле качества топлива для термоядерного синтеза

N+1
Как фонды собирают деньги? Как фонды собирают деньги?

Принципы, задачи и механизмы сбора средств в НКО

ПУСК
Искусство в большом городе: что такое паблик-арт? Искусство в большом городе: что такое паблик-арт?

Должен ли художник быть голодным и каких арт-объектов не хватает Москве?

GQ
Дева: полная характеристика знака зодиака Дева: полная характеристика знака зодиака

Характерные черты личности Дев и совместимость с другими знаками

VOICE
Лучшие фильмы об Олимпийских играх — основано на реальных историях! Лучшие фильмы об Олимпийских играх — основано на реальных историях!

Фильмы об Олимпийских играх, основанные на реальных историях спортсменов

Cosmopolitan
Аза Лихитченко: «Какая я, к черту, артистка!» Аза Лихитченко: «Какая я, к черту, артистка!»

Окончив Школу-студию МХАТ, она посвятила профессии меньше месяца

Коллекция. Караван историй
7 самых дорогих ретромобилей в истории 7 самых дорогих ретромобилей в истории

Взгляните на самые дорогие автомобили, когда-либо продававшиеся на аукционе

Популярная механика
Можно ли заработать на дроблении акций компании Можно ли заработать на дроблении акций компании

Что такое дробление акций и можно ли на этом заработать частному инвестору?

Forbes
«Сезон отравленных плодов»: отрывок из романа о травмах поколения и советском прошлом «Сезон отравленных плодов»: отрывок из романа о травмах поколения и советском прошлом

Отрывок из книги Веры Богдановой «Сезон отравленных плодов»

Forbes
История успешной социальной адаптации ребенка с особенностями История успешной социальной адаптации ребенка с особенностями

Когда в вашей семье растет особенный ребенок, выхода у вас всего два

СНОБ
Спокойной ночи: 25 идей для декора спальни Спокойной ночи: 25 идей для декора спальни

Думаешь, в спальне только спят, и заморачиваться с ее обустройством не стоит?

Cosmopolitan
Иммуномагнитная сортировка поможет выделить лимфоциты с противоопухолевой активностью Иммуномагнитная сортировка поможет выделить лимфоциты с противоопухолевой активностью

Это может помочь расширить применение клеточной терапии для лечения опухолей

N+1
Отрывок из романа Сергея Соловьева «Улыбка Шакти» Отрывок из романа Сергея Соловьева «Улыбка Шакти»

«Улыбка Шахти» — завершающая часть трилогии, начатой повестью «Аморт»

СНОБ
Открыть в приложении