技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)邏輯計(jì)算領(lǐng)域，涉及一種適用于光通信和光計(jì)算領(lǐng)域的基于微環(huán)諧振器的控制交換門光學(xué)邏輯器件。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)由電子傳遞和處理信息。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進(jìn)步，晶體管的尺寸越來越小，芯片上可集成的晶體管數(shù)目越來越多，在CPU獲得更高主頻的同時(shí)，功耗急劇上升，并且漏電與散熱問題無法解決。從發(fā)展高速率計(jì)算機(jī)來說，采用電子做輸運(yùn)信息載體已不能滿足人們對計(jì)算機(jī)更快的處理速度的要求，表明提高現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的能力有限。這也就是說用集成電路方式實(shí)現(xiàn)的微處理器的發(fā)展，已經(jīng)難以繼續(xù)沿著摩爾定律指出的路線走下去。

光子計(jì)算機(jī)用光互連代替導(dǎo)線互連，光硬件代替電子硬件，光運(yùn)算代替電運(yùn)算，以光子作為傳遞信息的載體，利用激光來傳送信號，并由光導(dǎo)纖維與各種光學(xué)元件等構(gòu)成集成光路進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲，光子計(jì)算機(jī)表現(xiàn)出更優(yōu)越的性能。在光子計(jì)算機(jī)中，用光學(xué)方式實(shí)現(xiàn)信息處理的最大優(yōu)點(diǎn)是并行性高，數(shù)據(jù)吞吐量大——這是由光的物理屬性決定的。光子計(jì)算機(jī)可以對復(fù)雜度高、計(jì)算量大的任務(wù)實(shí)現(xiàn)快速的并行處理。光子計(jì)算機(jī)將使運(yùn)算速度在目前基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升。

計(jì)算機(jī)運(yùn)算都是二進(jìn)制數(shù)計(jì)算，而現(xiàn)有的傳統(tǒng)不可逆邏輯器件，主要是二輸入一輸出的非可逆邏輯門，輸入信息經(jīng)過該門就會丟失一個(gè)輸出信息位，早在1960年R.Landauer就已經(jīng)證明了不可逆計(jì)算每一次運(yùn)算都會引起比特位的丟失，并且每丟失一比特信息就會有kTln2熱能散發(fā)，室溫下雖然能量散失很少，但對于低功耗器件設(shè)計(jì)不能忽略。同時(shí)，能耗產(chǎn)生的熱量會極大地限制芯片的性能和計(jì)算速度。而可逆邏輯器件由于既能傳遞邏輯門的輸出值，也能傳遞它的輸入值，不會有信息位丟失，因此沒有比特位丟失，這樣可以很好的解決由比特位丟失引起的熱能散發(fā)問題，從而大大降低計(jì)算機(jī)在邏輯上的能耗，提高計(jì)算速度。

控制交換門的真值表輸入與輸出是一一對應(yīng)的關(guān)系，給定輸入可以確定其輸出，同時(shí)給定輸出可以找到唯一的輸入與之對應(yīng)，從而根據(jù)可逆邏輯的定義可以知道該門是可逆邏輯門。與此同時(shí)，控制交換門還是一個(gè)通用邏輯門，因?yàn)樗梢阅M任意經(jīng)典線路如：與、或、非等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于微環(huán)諧振器的控制交換門光學(xué)邏輯器件，不需要使用強(qiáng)激光作為泵浦光，易于操作。

技術(shù)負(fù)責(zé)人： 田永輝 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院