“流星一号”实物图。研究团队供图

中国科学院上海光学精密机械研究所研究员谢鹏团队创新性地解决了“光芯片上高密度信息并行处理”的难题，融合自主研制的多波长光源芯片、大带宽光交互芯片、可重构光计算芯片、高精度光学矩阵驱动芯片及并行光电混合计算算法，成功研发超高并行光计算集成芯片——“流星一号”，实现了并行度大于100的光计算原型验证系统。相关研究成果近日以封面论文形式发表于《光：快讯》。

光子计算从前瞻性技术迈向实用性技术，需突破芯片矩阵规模、光学主频和片上光子信息处理并行度等三大瓶颈。当前，光计算芯片的矩阵规模、光学主频性能提升呈现逼近物理极限与工艺极限的趋势，有效扩展计算并行度是光计算技术前沿发展方向之一。通过片上多维信息复用提升信息吞吐量，可将光计算芯片算力提升2至3个数量级。

研究团队围绕光计算并行度提升，创新超高并行光计算架构，破解光计算芯片的信息高密度信道串扰抑制、低时延光信号高精度同步和跨尺度高密度器件集成等核心难题，在融合多波长光源、高速光交互、可重构光计算、高精度光矩阵驱动和并行光电混合计算的基础上，成功研发全新片上光计算集成芯片系统，在实验上实现了并行度大于100的光计算原型验证系统。在50GHz光学主频下，该系统的单芯片理论峰值算力大于2560TOPS，功耗比大于3.2TOPS/W。

该研究突破了光计算的计算密度瓶颈，推动光计算向实用化技术迈进了一步，为发展低功耗、低时延、高速率、大算力超级光子计算机带来了可能性。

谢鹏表示，突破光计算并行度瓶颈，是释放光子并行优越性的重要标志。下一阶段，团队将聚焦优化核心器件、算法，进一步提升高并行光计算的精确度、功耗比和系统稳定性等。

相关论文信息：https://doi.org/10.1186/s43593-025-00088-8

（原载于《中国科学报》 2025-06-25 第1版 要闻）