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　　与超级计算机和量子计算机相比，LightSolver 的全激光处理单元在其初始测试中展示了非凡的潜力。

　　新兴的计算技术不断突破速度、效率和解决问题能力的界限。在这些进步中，基于激光的处理单元 (LPU) 已成为加速优化和仿真任务计算的有前途的候选者。通过利用光的独特特性，LPU 提供了传统处理器的替代方案，为各个行业的创新铺平了道路。

　　凭借其光学架构，LPU 利用 相干性、干涉性和并行性来执行计算，从而允许它们同时处理各种计算元素。因此，LPU 具有显着的加速和效率潜力。

　　在本文中，我们深入研究了以色列初创公司 LightSolver所谓的第一个纯激光处理单元(LPU) 的开发。我们还分享了对 LightSolver 的首席技术官兼联合创始人 Chene Tradonsky 的采访中的见解。该公司相信其处理器在解决从物流和金融到能源和制造等不同领域的复杂优化问题方面具有巨大潜力。

　　Tradonsky 说，他的耦合激光阵列博士论文启发了 LightSolver 的光学系统，该系统使用类似的物理原理。但不仅如此。“LightSolver 还借鉴了光学计算和高级数学抽象的其他范例，”他说。“这使我们能够将我们的光学设备应用于现实世界的问题并解决它们。”

　　基于激光的处理单元的工作原理

　　LPU 的核心是其光学架构，由激光器、分束器、调制器和光电探测器等组件组成。这些组件一起操纵和控制激光束以用于计算目的。它们还依靠光互连（高速光通道）来促进处理单元内的高效通信和数据传输。

　　LPU 利用激光器的各种特性来提高效率和高性能。这些特性之一是相干性，即光波同步的特性。LPU 中使用的激光器表现出相干性，这使它们能够同时执行多项操作。另一个关键属性是干涉，当光线相互作用时会发生干涉。通过仔细控制干扰模式，LPU 可以高效地执行计算。

　　光子存储器是 LPU 的另一个重要组成部分。它提供了对信息的高速访问。凭借其快速可靠的数据检索，LPU 可以快速访问和操作大型数据集。

　　在大多数情况下，LPU 的灵感来自量子计算技术，例如量子退火和伊辛模型。量子退火涉及将由量子位表示的物理系统逐渐过渡到与问题的最佳解决方案相对应的低能量状态。LPU 对光学组件执行相同的过程，以在大量可能性中有效地搜索接近最佳的结果。

　　LightSolver的全激光处理单元

　　LightSolver 最近推出了一款纯 LPU，据称其性能优于经典计算机以及量子计算机和超级计算机。该公司的量子解决方案使用全光耦合激光器，不需要任何电子设备进行计算。该解决方案专为需要针对复杂多变量挑战的解决方案的企业而设计。

　　解决复杂的优化问题非常具有挑战性，需要大量的计算能力。尽管超级计算机和量子计算机在历史上一直是此类应用的首选，但超级计算机正在达到性能极限，而且量子计算机不具备可扩展性和实用性。

　　LightSolver 的 LPU 的工作原理是首先将问题转化为物理逻辑，然后将其映射为光路中的障碍物。由于激光的特性，如相干性和干涉性，光束会聚在所需的解决方案中。在找到并测量优化的解决方案后，将其翻译成适合用户的语言。

　　有趣的是，Tradonsky 表示，他如何定位 LPU 的工作原理取决于使用该技术的专家是谁。“对于复杂系统专家，我们可以生成具有任何连接类型的耦合振荡器阵列，以模拟任何其他复杂系统的行为并找到最佳配置，”他说。

　　“对于激光和光学专家，LightSolver 使用我们所说的“激光位”，将优化问题约束转化为激光的相对相位，这些相位通过以可控方式将来自每个激光器的光衍射到所有其他激光器来相互作用，”Tradonsky 说。“这意味着我们可以生成通过集成电光元件完全连接的可编程大型耦合激光器阵列。”

　　除了 LPU 的所有这些“秘密武器”工作原理之外，他说 LightSolver 使用现成的空间光调制器 (SLM)。这些使得能够操纵光波并控制光的空间特性，例如波长、光强度等。

　　LightSolver 的 LPU 在早期试验中的表现如何

　　在最近测试新 LPU 的性能和准确性的三项试验中，该设备在以下方面显示出与超级计算和量子计算对手相比的前景：

　　在使用深度学习求解器的面对面挑战中解决 Max-2-SAT 问题的求解时间 (TTS) 加快了 2 到 1,000 倍

　　在多项式时间内解决了“ 3-Regular 3-XORSAT Challenge ” ，而其他经典和量子计算机在指数时间内解决了它

　　开发了一种用于稀疏编码的量子启发算法，其精度优于经典近似方法

　　根据 Tradonsky 的说法，这家总部位于特拉维夫的公司的技术可以通过将业务挑战转化为数学公式（例如 Ising 模型）来解决优化问题。但是，它不限于二元模型，还可以实现其他模型。他补充说，与量子技术不同，LightSolver 的设备是便携式的，可在室温下运行，并且不受环境因素或纠错协议的影响。缩放也是一个很大的区别。

　　“LPU 的这一特性促进了可扩展性，因为可以增加变量的数量，而无需按比例增加物理资源，”Tradonsky 说。“当谈到超级计算机时，解决方案的质量很差，而且解决问题的时间会随着问题的大小呈指数增长。相比之下，由于 LightSolver 使用连续激光技术，优化问题的解决速度比其他当前技术快几个数量级。”

　　关于他的 LPU 技术是否是经典计算和量子计算的直接竞争对手的问题，Tradonsky 的回答是微妙的。“我们认为 LightSolver 的 LPU 主要是某些计算任务的直接竞争对手，”他说。

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