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
Месяц из тумана Месяц из тумана

Рассказ Татьяны Замировской «Месяц из тумана»

Esquire
Лучшие вопросы для игры в Лучшие вопросы для игры в

Как весело отдохнуть в компании можно за игрой в "Я никогда не"

Cosmopolitan
Как и сколько правильно делать упражнение «планка» Как и сколько правильно делать упражнение «планка»

Как правильно делать планку, сколько времени стоять и в чём её польза

VOICE
7 самых смертоносных животных Австралии 7 самых смертоносных животных Австралии

Зеленый континент настолько суров, что почти любое животное может убить человека

Maxim
Как быстро сходить в туалет по-большому: 12 безопасных способов Как быстро сходить в туалет по-большому: 12 безопасных способов

Как улучшить качество стула и ускорить дефекацию?

Cosmopolitan
Антонио Итурбе: «В открытое небо». Полеты Антуана де Сент-Экзюпери Антонио Итурбе: «В открытое небо». Полеты Антуана де Сент-Экзюпери

Отрывок из книги «В открытое небо» о дружбе и преданности трех пилотов

СНОБ
9 доказанных преимуществ ашваганды для здоровья 9 доказанных преимуществ ашваганды для здоровья

Ашваганда — одна из самых важных трав в индийском учении аюрведа

Cosmopolitan
История создания Lada Vesta: как в Тольятти придумали флагманский седан История создания Lada Vesta: как в Тольятти придумали флагманский седан

Вспоминаем основные вехи истории создания главного отечественного автомобиля

РБК
6 идей Жюля Верна, которые стали реальностью 6 идей Жюля Верна, которые стали реальностью

Полеты на Луну, оружие массового поражения, электрический стул — идеи Жуля Верна

Maxim
Грибной культ: что связывает трюфеля и человека Грибной культ: что связывает трюфеля и человека

Отрывок из книги «Ищейка трюфелей» о роли собак в трюфельном бизнесе

Forbes
Медленно, но верно Медленно, но верно

Пошаговый план продвижения к поставленной цели

Psychologies
Книга Ольги Хорошиловой «Джентльмен Джек в России. Невероятное путешествие Анны Листер» Книга Ольги Хорошиловой «Джентльмен Джек в России. Невероятное путешествие Анны Листер»

Отрывок из книги-истории о путешественнице и ученой Анне Листер

СНОБ
Долой килограммы: 8 лучших тренировок для похудения Долой килограммы: 8 лучших тренировок для похудения

Йога, бег, плавание или ходьба — что поможет похудеть?

Cosmopolitan
Эти модели лучше не покупать: список самых ненадежных автомобилей Эти модели лучше не покупать: список самых ненадежных автомобилей

Проблемные авто: от кроссоверов и электрокаров до доступных «бюджетников»

РБК
6 странных способов, которыми люди охраняют погребения и могилы 6 странных способов, которыми люди охраняют погребения и могилы

Тайные комнаты, ртуть и военные подразделения — всё это охрана погребений

Maxim
6 спортсменов с самыми зловещими прозвищами 6 спортсменов с самыми зловещими прозвищами

Эти прозвища больше подошли бы кинозлодеям, чем спортсменам

Maxim
Плохой парень в белой майке: каким получился стиль Томми Ли в сериале «Пэм и Томми» — и каким он был на самом деле Плохой парень в белой майке: каким получился стиль Томми Ли в сериале «Пэм и Томми» — и каким он был на самом деле

Удалось ли создателям «Пэм и Томми» передать стиль Томми Ли?

Esquire
10 первых моделей японских автомобилей 10 первых моделей японских автомобилей

Первые модели современных японских автопроизводителей

Популярная механика
Всё плохо: как тревожность портит нам жизнь и можно ли перестать переживать Всё плохо: как тревожность портит нам жизнь и можно ли перестать переживать

Что такое тревожное расстройство и можно ли его вылечить?

Cosmopolitan
6 типов токсичных матерей: проверь, нет ли среди них твоей 6 типов токсичных матерей: проверь, нет ли среди них твоей

Какими могут быть токсичные матери?

Cosmopolitan
Новый Китай: чем индийский рынок онлайн-образования привлек инвесторов и бизнес Новый Китай: чем индийский рынок онлайн-образования привлек инвесторов и бизнес

Индийский рынок образовательных технологий притягивает к себе внимание

Forbes
Дорожная инспекция: как беспилотники следят за водителями и помогают ГИБДД Дорожная инспекция: как беспилотники следят за водителями и помогают ГИБДД

Как беспилотники облегчают обслуживание дорог

Популярная механика
Хватит терпеть: 10 способов справиться с молочницей в домашних условиях Хватит терпеть: 10 способов справиться с молочницей в домашних условиях

Можно ли справиться с молочницей самостоятельно или нужно лечить ее у врача?

Cosmopolitan
5 свежих сборников для любителей фантастических рассказов и повестей 5 свежих сборников для любителей фантастических рассказов и повестей

Фантастика сегодня ассоциируется, прежде всего, с масштабными циклами и романами

Популярная механика
Как владеть, хранить и передавать по наследству криптовалюту в России Как владеть, хранить и передавать по наследству криптовалюту в России

Криптовалюта: как платить с них налоги и где надежнее хранить?

Forbes
15 лучших многолетников для сада и дачи 15 лучших многолетников для сада и дачи

Многолетники – одно из лучших решений для сада

Cosmopolitan
Что на самом деле означают надписи на этикетках продуктов Что на самом деле означают надписи на этикетках продуктов

Перевод странных терминов, которые ты видишь, когда берешь в руки буханку молока

Maxim
Ты это точно забыла! Чем закончились любимые сериалы нашей юности Ты это точно забыла! Чем закончились любимые сериалы нашей юности

Помнишь концовки сериалов нашей юности? Нет? А мы помним

VOICE
«Сестринская связь сильна»: как Джульен Лусенге 40 лет борется с насилием в Конго «Сестринская связь сильна»: как Джульен Лусенге 40 лет борется с насилием в Конго

Джульен Лусенге: борьба с насилием начинается с социальной роли женщин

Forbes
Открыть в приложении