科技日报北京4月9日电 （记者张梦然）《自然》杂志9日发表的两篇独立研究论文介绍了两种光子计算芯片，与电子系统结合在一起，比传统电子芯片性能更高，能耗更低，将能满足因人工智能（AI）技术发展而推升的计算需求。

Sự phức tạp ngày càng tăng của AI và các mô hình học sâu đang đẩy điện toán điện tử truyền thống đến giới hạn và nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Điện toán quang tử, sử dụng photon thay vì electron, là một giải pháp tiềm năng cho những thách thức này. Bởi nhân và cộng, là các hoạt động tính toán cốt lõi của AI, sẽ nhanh hơn và hiệu quả hơn khi sử dụng mạch quang tử. Tuy nhiên, rất khó để chứng minh liệu việc tích hợp chip quang tử vào thiết bị điện tử phần cứng truyền thống có thể cho thấy lợi thế hay không. Hai bài báo mới nhất này khám phá hiệu suất của chip điện toán quang tử tích hợp với điện tử silicon.

Theo một trong những bài báo, công ty Lightelligence của Singapore đã trình diễn một máy gia tốc quang tử có tên là PACE, có thể hoàn thành các tính toán độ trễ cực thấp. Độ trễ là một số liệu quan trọng để đo tốc độ tính toán của quá trình xử lý thời gian thực. Bộ gia tốc lớn này bao gồm hơn 500 phần tử quang tử trong ma trận 0×0, cho phép tính toán tốc độ cao (lên đến 0 GHz) và giảm độ trễ tối thiểu 0/0 so với các mạch nhỏ hoặc các thành phần quang tử riêng lẻ. PACE giải quyết các vấn đề tính toán khó như bài toán Ising, chứng minh tính khả thi của hệ thống trong các ứng dụng thực tế.

Trong một bài báo riêng biệt, nhóm nghiên cứu Lightmatter đã mô tả một bộ xử lý quang tử có thể thực hiện các mô hình AI với độ chính xác và hiệu quả cao. Bộ xử lý bao gồm 128 0×0 ma trận và có thể thực thi mô hình xử lý ngôn ngữ tự nhiên BERT và một mạng nơ-ron được gọi là ResNet (để xử lý hình ảnh) với độ chính xác tương tự như bộ xử lý điện tử truyền thống. Nhóm nghiên cứu đã trình diễn một loạt các ứng dụng cho bộ xử lý quang tử của họ, bao gồm tạo văn bản Shakespeare, phân loại chính xác các bài đánh giá phim và chơi trò chơi máy tính Pac-Man.

Cả hai nhóm đều nói rằng hệ thống của họ có thể mở rộng, nhưng họ vẫn cần tối ưu hóa hơn nữa. Các nhà khoa học tại Đại học Dartmouth ở Hoa Kỳ đã bình luận trong một bài báo tin tức và ý kiến rằng "điện toán quang tử đã được phát triển trong nhiều thập kỷ, và những cuộc trình diễn này có thể có nghĩa là cuối cùng chúng ta có thể sử dụng ánh sáng để xây dựng các hệ thống máy tính mạnh mẽ và hiệu quả hơn".

【Vòng tròn tổng biên tập】

Với sự phát triển của khoa học công nghệ, nhu cầu về sức mạnh tính toán tiếp tục tăng lên, đặc biệt là trong lĩnh vực AI và học sâu, và các chip điện tử truyền thống đã dần trở nên bất cập. Trong bối cảnh này, các chip máy tính mới kết hợp các ưu điểm của ánh sáng và điện đã mang lại hy vọng để giải quyết những vấn đề này. Những kết quả này trong bài báo này đánh dấu một bước đột phá lớn trong lĩnh vực khoa học máy tính, và cũng chỉ ra rằng con đường này có thể phù hợp hơn với nhu cầu của thiết bị trong tương lai. Con đường phía trước là một thách thức, nhưng điện toán quang tử đang mở ra một con đường mới và đóng một vai trò thậm chí còn quan trọng hơn trong thế giới máy tính.