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

Мэтт Ривз о его взгляде на человека — летучую мышь

Esquire
Все хотят свою метавселенную, включая Facebook и Microsoft. Что из этого получится? Все хотят свою метавселенную, включая Facebook и Microsoft. Что из этого получится?

Как будет развиваться виртуальные пространства

Популярная механика
Латинская Америка Латинская Америка

Найдут ли страны Латинской Америки свой голос?

Esquire
Противолодочная война Противолодочная война

Подводная охота вернулась

Популярная механика
5 преимуществ чёрного кофе для здоровья 5 преимуществ чёрного кофе для здоровья

Среднестатистический любитель кофе выпивает в среднем три чашки в день

Популярная механика
Большая перемена Большая перемена

Как понять, что именно нужно менять, насколько быстро, а главное, ради чего?

Psychologies
Правило № 71: Вы не чужая на этом празднике жизни Правило № 71: Вы не чужая на этом празднике жизни

Коуч Алексей Ситников снимает с начинающей героини «Татлера» синдром самозванца

Tatler
Юрий Феклистов. Из сундука памяти Юрий Феклистов. Из сундука памяти

Юрий Феклистов — о погоне за принцессой, «товарище» Пеле и двойниках Челентано

Караван историй
В чем сила, мозг? Как слышать цвета и чувствовать магнитное поле В чем сила, мозг? Как слышать цвета и чувствовать магнитное поле

Удивительные способности мозга

Популярная механика
История Дня святого Валентина: от языческих Луперкалий до современных открыток История Дня святого Валентина: от языческих Луперкалий до современных открыток

История возникновения Дня святого Валентина не так проста, как кажется

Cosmopolitan
Ударные беспилотники российской армии Ударные беспилотники российской армии

Все-таки прогресс сильно изменил ход современной войны

Maxim
Ищем новый спорт: фехтуем с Мадонной, скачем с Хадид, серфим с Макконахи Ищем новый спорт: фехтуем с Мадонной, скачем с Хадид, серфим с Макконахи

Знаменитости, которые разбавляют скучные тренировки интересными активностями

РБК
Одна на миллион Одна на миллион

Почему девушки взваливают на себя больше, чем могут унести

Cosmopolitan
«Рептилия с острова Скай» оказалась крупнейшим юрским птерозавром «Рептилия с острова Скай» оказалась крупнейшим юрским птерозавром

Размах крыльев птерозавра Dearc sgiathanach составлял от 1,9 до 3,8 метра

N+1
Пришельцы на Земле: 5 самых необычных животных Пришельцы на Земле: 5 самых необычных животных

Этих животных с легкостью можно принять за пришельцев

Популярная механика
Ожерелье с инфракрасной камерой распознает беззвучные команды Ожерелье с инфракрасной камерой распознает беззвучные команды

Ожерелье, которое поможет управлять гаджетом

N+1
«Хаббл» измерил температуру ночной стратосферы ультрагорячего юпитера «Хаббл» измерил температуру ночной стратосферы ультрагорячего юпитера

Зависимость температуры от высоты в атмосферах экзопланет очень важна

N+1
Майя Плисецкая, Фаина Раневская и другие легендарные советские чайлдфри Майя Плисецкая, Фаина Раневская и другие легендарные советские чайлдфри

Объединяет наших героинь одно: они отказались от идеи заводить детей

VOICE
Если бы молодость знала: 17 типичных ошибок, когда тебе около двадцати Если бы молодость знала: 17 типичных ошибок, когда тебе около двадцати

Грабли, на которые стоит перестать наступать как можно раньше

Cosmopolitan
Раздать боком: почему дрифт нужно освоить каждому водителю Раздать боком: почему дрифт нужно освоить каждому водителю

Нужен ли дрифт обычным водителям?

Forbes
Травма, менингит и даже инфаркт: почему болит шея, что делать, чтобы убрать боль Травма, менингит и даже инфаркт: почему болит шея, что делать, чтобы убрать боль

Разбираемся с причинами боли в шее и советуем, что действительно помогает от неё

Cosmopolitan
Реабилитация сделала меня... Реабилитация сделала меня...

Мужчины, которые после рехаба остались на плаву и стали лучшей версией себя

Men’s Health
Прекрасное далеко Прекрасное далеко

На повестке дня парасоциальные отношения со звездами. Что это такое?

Vogue
Она — моя! 10 звезд, которые скрывают своих жен Она — моя! 10 звезд, которые скрывают своих жен

10 звездных мужчин, которые предпочитают скрывать своих избранниц

VOICE
“Мы не имеем права на ошибку” “Мы не имеем права на ошибку”

Конфликтолог помогает решить проблемы в общем бизнесе

Psychologies
Нужно повторить: самая интеллигентная война в истории человечества — и она идет прямо в эту минуту Нужно повторить: самая интеллигентная война в истории человечества — и она идет прямо в эту минуту

Эта война получила прозвание «интеллигентная»

Maxim
Отрицали вред и давили на регулятор: как производители защищали этилированный бензин от запрета Отрицали вред и давили на регулятор: как производители защищали этилированный бензин от запрета

О спорах с производителями топлива и его запрете — в пересказе The Conversation

VC.RU
Убийства без срока давности: как физики расследуют преступления, совершенные сотни лет назад Убийства без срока давности: как физики расследуют преступления, совершенные сотни лет назад

Радиация и пневмопочта: как ученые исследуют судьбу Ивана IV

Популярная механика
Игры и YouTube: в каких приложениях россияне сидят дольше всего Игры и YouTube: в каких приложениях россияне сидят дольше всего

О самых популярных приложениях у жителей России старше 12 лет

Forbes
Открыть в приложении