一種基于微環(huán)諧振器的控制交換門(mén)光學(xué)邏輯器件

技術(shù)領(lǐng)域

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

背景技術(shù)

現有的計算機由電子傳遞和處理信息。隨著(zhù)半導體工藝技術(shù)的進(jìn)步，晶體管的尺寸越來(lái)越小，芯片上可集成的晶體管數目越來(lái)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(wèn)題無(wú)法解決。從發(fā)展高速率計算機來(lái)說(shuō)，采用電子做輸運信息載體已不能滿(mǎn)足人們對計算機更快的處理速度的要求，表明提高現有的計算機運算速度的能力有限。這也就是說(shuō)用集成電路方式實(shí)現的微處理器的發(fā)展，已經(jīng)難以繼續沿著(zhù)摩爾定律指出的路線(xiàn)走下去。

光子計算機用光互連代替導線(xiàn)互連，光硬件代替電子硬件，光運算代替電運算，以光子作為傳遞信息的載體，利用激光來(lái)傳送信號，并由光導纖維與各種光學(xué)元件等構成集成光路進(jìn)行數據運算、傳輸和存儲，光子計算機表現出更優(yōu)越的性能。在光子計算機中，用光學(xué)方式實(shí)現信息處理的最大優(yōu)點(diǎn)是并行性高，數據吞吐量大——這是由光的物理屬性決定的。光子計算機可以對復雜度高、計算量大的任務(wù)實(shí)現快速的并行處理。光子計算機將使運算速度在目前基礎上呈指數上升。

計算機運算都是二進(jìn)制數計算，而現有的傳統不可逆邏輯器件，主要是二輸入一輸出的非可逆邏輯門(mén)，輸入信息經(jīng)過(guò)該門(mén)就會(huì )丟失一個(gè)輸出信息位，早在1960年R.Landauer就已經(jīng)證明了不可逆計算每一次運算都會(huì )引起比特位的丟失，并且每丟失一比特信息就會(huì )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計不能忽略。同時(shí)，能耗產(chǎn)生的熱量會(huì )極大地限制芯片的性能和計算速度。而可逆邏輯器件由于既能傳遞邏輯門(mén)的輸出值，也能傳遞它的輸入值，不會(huì )有信息位丟失，因此沒(méi)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(wèn)題，從而大大降低計算機在邏輯上的能耗，提高計算速度。

控制交換門(mén)的真值表輸入與輸出是一一對應的關(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，從而根據可逆邏輯的定義可以知道該門(mén)是可逆邏輯門(mén)。與此同時(shí)，控制交換門(mén)還是一個(gè)通用邏輯門(mén)，因為它可以模擬任意經(jīng)典線(xiàn)路如：與、或、非等。

發(fā)明內容

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(mén)光學(xué)邏輯器件，不需要使用強激光作為泵浦光，易于操作。

技術(shù)負責人： 田永輝 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院