中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部谢鹏研究员团队在超高并行光计算集成芯片研究方面取得进展，以创新途径解决了“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>100的光计算原型验证系统。6月17日，相关研究成果以封面论文形式发表于《光：快讯》。

审稿人认为“该成果是光子计算、光学人工智能领域的重要突破”。

光计算作为非冯?诺伊曼结构代表，以光子作为载体，实现信息传递、交互与计算；具有可扩展、低功耗、超高速、宽带宽、高并行度的天然优势，是后摩尔时代破解高维张量运算、复杂图像处理等大规模数据快速计算的关键技术之一。

谢鹏介绍，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进一步提升2-3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挑战，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>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>2560TOPS，功耗比>3.2TOPS/W。

“流星一号”超高并行光计算集成芯片实物图。图片由研究团队提供

  ?

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，光计算并行度瓶颈被突破，是释放光子并行优越性的重要标志。百波长级的波分复用呈数量级提升了信息通量，同时也引入了高密度信号串扰、密集光电转换等新问题。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。

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