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我对光子的认识

已有 2754 次阅读 2022-3-24 10:06 |系统分类:观点评述

简单说,光子根本就不存在。

光是电磁波,是由电子能级迁越感应出来的电磁波。

电磁波不是粒子,更不是实物粒子,电磁波不会像实物粒子(例如:电子)一样存在于空中某个位置,没有质量,不能存储。

发光时,由于电子能级迁越是离散的,电子能级迁越所感应出的电磁波强度是离散的;

光电探测时,由于电子能级迁越是离散的,电子能级迁越所吸收的电磁波强度也是离散的;

有人认为电子能级迁越释放或者吸收一个光子,这个认识是不确切的。电子能级迁越产生光和吸收光的强度是离散的,但所释放或者吸收的光(电磁波)并非粒子,电磁波是电场和磁场的交替变化,是麦克斯韦方程所描述的电磁场;电磁场没有固定尺寸、质量、位置,并不存在光子这样一个独立存在的粒子。

光子这个概念,只在产生光和探测光的时候有意义,表示所产生的光的强度,或者所吸收光的强度;在传播过程中,不存在独立的光子。

由于电磁波不能存储,也就不能实现复杂计算,因为复杂计算必须能存储。

 

光计算并不神秘,首先把信息变换成电磁波(光),电磁波(光)经过分路、耦合、反射、折射、衰减、延时、移相、偏振旋转等模拟处理,可以得到相应的光强、相位、时间、极化和位置,对这些参数进行光电变换和数字化得到的信息就是计算结果,因此,光计算很容易实现多维参数可调的模拟计算。这样的模拟计算,最大的优势就是快,速度就是电磁波的传播速度,光照一下就算完了。从这个意义上说,光计算的优势是非常突出的。

但是,光计算存在根本性的缺陷。

1.   不能存储,只能进行模拟运算,不能进行时序运算,因此没有智能计算能力。智能计算=组合逻辑+时序逻辑(记忆)。光计算大致相当于组合逻辑运算。

2.   衰减、噪声和集成三个问题无法同时解决。电磁波传播和处理存在衰减,衰减限制光计算规模,光放大会引入噪声,噪声同样限制光计算规模,现有的减小衰减和控制噪声的技术都无法高密度集成。规模受限且无法高密度集成的光计算没有太多实际意义。

3.   为了克服光计算无法存储的问题,就需要把光变回电,利用电完成时序逻辑,光只负责完成模拟运算,发挥各自的优势。但是,这时候,速度瓶颈又回到了电,大规模和可集成瓶颈仍然在光,还是没有综合优势。




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