中國成功研制光子時鐘芯片大幅提升信息處理速度

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2025-03-02 12:28:22 央廣網(wǎng)

在繁忙的十字路口，紅綠燈通過調(diào)整時間和顏色來指揮交通,。類似地,，芯片的信息處理也需要精確的時間調(diào)控，這直接影響到芯片的性能,。北京大學(xué)常林研究團(tuán)隊與中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院合作，成功開發(fā)出世界首款光子時鐘芯片,，將時間調(diào)控速度提升了100倍,，顯著提升了未來智能計算、6G通信和空天遙感等應(yīng)用的性能,。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然·電子學(xué)》,。

傳統(tǒng)芯片要實現(xiàn)高速信息處理，通常依賴電子振蕩器生成時鐘信號,。然而,，這種方案不僅速度有限，還會消耗大量功率并產(chǎn)生較高熱量,。此外,，不同應(yīng)用如6G、車載毫米波雷達(dá)和GPU需要不同頻率范圍內(nèi)的時鐘,，導(dǎo)致芯片制造技術(shù)復(fù)雜且成本高昂,。而新開發(fā)的光子芯片技術(shù)則利用光子生成時鐘信號，由于光速遠(yuǎn)快于電子速度,，因此光子時鐘在信息處理上具備明顯優(yōu)勢,。

該芯片的成功研制關(guān)鍵在于對“光頻梳”技術(shù)的改進(jìn)。過去,，這一技術(shù)需要昂貴設(shè)備支持,，價格高達(dá)數(shù)百萬元且只能進(jìn)口。研究團(tuán)隊實現(xiàn)了“光頻梳”技術(shù)的芯片化,，在芯片上構(gòu)建了類似跑道形狀的環(huán),，讓光以光速不斷循環(huán)，每跑一圈的時間作為芯片時鐘的標(biāo)準(zhǔn),。這一過程所需時間極短,，僅為1秒的幾十億分之一，使得光子時鐘能夠進(jìn)行超高速時間調(diào)控,。

實驗結(jié)果顯示,，單個芯片就能覆蓋所有微波頻段的時鐘，支持從5G到6G甚至更高速度的手機(jī)通信,，避免了每次通信升級都需要更換硬件的問題,。此外，這項技術(shù)還能提升計算主頻,，目前團(tuán)隊實現(xiàn)的時鐘頻率已超過100GHz,，這意味著可以在更短時間內(nèi)完成更多計算任務(wù),，為人工智能發(fā)展提供更強(qiáng)算力。

(責(zé)任編輯：張小花 TT1000)

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