Thiết bị tính toán quang học song song – Bước nhảy vọt vượt giới hạn bán dẫn

* Thiết bị tính toán quang học song song – Mở ra kỷ nguyên xử lý dữ liệu tốc độ ánh sáng

Trong nhiều thập kỷ, máy tính điện tử dựa trên transistor silicon đã thống trị ngành công nghệ. Tuy nhiên, khi tiến gần giới hạn vật lý của vi mạch, nhu cầu về một nền tảng tính toán mới trở nên cấp thiết. Đó là lúc thiết bị tính toán quang học song song (Parallel Optical Computing Device – POCD) xuất hiện như một giải pháp đột phá.

* Nguyên lý hoạt động

Thay vì sử dụng electron, hệ thống này dùng photon để truyền và xử lý thông tin. Mỗi tia sáng có thể mang nhiều kênh dữ liệu đồng thời nhờ kỹ thuật multiplexing, cho phép:

+ Xử lý song song quy mô lớn với hàng triệu phép toán diễn ra cùng lúc.

+ Tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, giảm độ trễ gần như bằng 0.

+ Tiêu thụ năng lượng thấp hơn so với mạch điện tử truyền thống.

* Ứng dụng tiềm năng

- AI và học máy – huấn luyện mô hình nhanh gấp hàng trăm lần.

- Mô phỏng khoa học – xử lý dữ liệu khí hậu, vật lý lượng tử, và mô hình protein.

- Hạ tầng viễn thông – tăng dung lượng truyền tải dữ liệu toàn cầu.

* Thách thức và triển vọng

+ Cần phát triển vật liệu quang tử tiên tiến và tích hợp với chip điện tử hiện tại.

+ Kỹ thuật chế tạo vi quang học vẫn đang ở giai đoạn sơ khai, chi phí cao.

+ Tuy nhiên, với sự đầu tư từ các tập đoàn công nghệ và phòng thí nghiệm quốc gia, POCD được dự đoán sẽ thương mại hóa trong vòng 5–10 năm tới.

* Kết luận: Thiết bị tính toán quang học song song không chỉ là bước tiến công nghệ, mà còn có thể thay đổi toàn bộ mô hình tính toán hiện nay, mở ra kỷ nguyên mà tốc độ xử lý gần như không giới hạn.

Nguồn: Nature Photonics (2025), IEEE Spectrum.