上周在南京紫金科技园的一间光电子实验室待了一下午，临出门的时候被角落那台跑大模型推理的服务器震得手里的半杯冰美式晃出来半口。
那风扇的转速快到能把桌面上的A4纸吹得掀角，师兄蹲在地上拆散热片，头都不抬地吐槽，说现在单卡跑个70B的量化模型，功耗快摸到800W，机房一个月的电费，快赶上他们团队半年的耗材钱。
我们盯着屏幕上跳出来的温度告警数字，没人说话——毕竟这个问题卡了整个行业快十年，从 Dennard scaling 失效那天起，大家就知道靠缩小晶体管尺寸榨性能的路，迟早要走到头。
别拿“光脑”当科幻，它现在就在实验室的台架上
现在我们用的所有芯片，数据都是靠电子在硅片的金属铜线里跑的。电子跑的时候会和金属原子碰撞，会发热，会因为线路太窄出现信号延迟，就像早高峰的内环高架，你再怎么拓宽车道，车多了还是堵，还费油——哦不对，是费电。
光子计算的思路说穿了特别简单：把这些在铜线里挤来挤去的电子，换成跑在硅片刻出来的透明光波导里的光子。光波导里的光子几乎不会互相干扰，传输过程中的损耗极低，速度还能冲到在介质里的光速，最关键的是，它跑的时候几乎不发热。
我第一次盯着这个显微图看的时候，盯了快十分钟——那些刻在硅片上的、宽度不到一微米的透明通道，就像把我们平时在户外看到的光纤通信网络，硬生生压缩到了指甲盖大小的芯片内部。以前我们跨城市传文件要靠光纤拉到小区，现在倒好，芯片内部的数据传输，直接跳过铜线，走光通道。
很多人第一次听到光子计算，第一反应是“哦，就是科幻片里的光脑对吧？要把现在的CPU全换掉？”真不是。你要是抱着这个期待，大概率会失望。光子和电子的脾气差得远：电子虽然跑的慢，还爱发热，但是它听话，你让它做什么逻辑判断都能精准完成；光子跑的快，还几乎不发热，但是它太“独”了，你要让它做个简单的逻辑判断，比如两个信号比大小，它反而要费好大的劲，损耗大到根本不划算。
之前吹的“光子计算快千倍”，其实是偷换了应用场景
前几年媒体上铺天盖地的报道，说光子计算比传统电子芯片快几百上千倍，我第一次看到的时候也激动，直到翻了人家的原始论文才反应过来——人家测的根本不是通用场景下的性能，是特定任务的并行计算效率。
比如大模型推理里最耗算力的矩阵乘法运算，传统电子芯片要一个数一个数地算，几千个矩阵元素就要跑几千次运算；但是光子芯片可以利用光的干涉特性，把成千上万组数据，通过不同的波长、不同的偏振方向，同时调制到同一束光里，一次穿过波导，就把所有的乘法结果算完了。这个效率，确实是传统电子架构追不上的。
但是你要让光子芯片算个简单的流程判断，比如“如果用户输入的验证码不对就返回错误”，它的表现还不如十年前的电子单片机。就像你请了个能同时扛十桶水上楼的搬运工，你让他帮忙写个100字的请假条，他肯定比不过坐办公室的文员，对吧？
所以现在行业里根本没人提“全光计算”了，大家都在做“光电混合”的架构——光子负责干自己最擅长的大批量并行矩阵计算，电子负责做所有的逻辑控制、数据存储、输入输出，就像你开公司，找个擅长做批量生产的工厂代加工，自己留着核心的设计和运营部门，谁也替代不了谁。
离普通人能用上的光子计算，还有几个绕不开的坎
别听那些吹得天花乱坠的发布会，说什么明年光子芯片就量产替代现有显卡，都是骗融资的。真在行业里待过的人都知道，现在还有几个硬骨头没啃下来。
第一个就是电光信号转换的损耗问题。你要把芯片里的电信号转成光信号送进波导，算完之后再把光信号转成电信号存下来，这个来回转换的过程，现在的损耗还很高。就像你从家去郊区的快速路，路上只要十分钟，但是你从家开到快速路入口就要花四十分钟，那整体时间根本没省下来。现在实验室的进展是把这个转换的功耗压到了原来的几十分之一，但是离大规模商用的标准，还差个三四倍的提升空间。
第二个坎是光信号的临时存储问题。光子跑的太快了，你要把它在芯片里存个几纳秒，就得让它在一个微型的光学谐振腔里来回转，转不了多久能量就耗光了，根本存不住。现在大家的折中方案，还是光算完马上转成电信号，存在传统的电子缓存里，等下次要用了再转成光，这个一来一回的损耗，吃掉了很多光子计算的优势。
上次跟团队里做工艺的工程师聊天，他说现在最爽的时刻，就是把新做出来的光子芯片放到测试台上，测出来的波导损耗比上一版低了0.1dB，整个实验室的人都能开心半天——因为每降一点损耗，就离商用近一步。
其实光子计算的概念，从上个世纪八十年代就有人提了，为什么直到最近几年才慢慢有落地的苗头？因为之前的硅基工艺根本做不出精度够的光波导，你要在硅片上刻微米级的通道，误差不能超过几个纳米，不然光跑过去就漏光，根本没法用。直到最近十年，硅光工艺的成熟，才把之前停在纸面上的想法，真正搬到了实验室的台架上。
也不用等太久。现在已经有创业团队在做面向大模型推理的光子加速卡了，可能两三年之后，你买的AI笔记本，里面就会有一小块专门做矩阵计算的光子芯片——到时候你跑本地大模型，再也不会烫得能煎鸡蛋，续航还能翻一倍。
没有什么能一步登天的技术。
能把电费省下来，能把发热压下去，就已经足够好了。
作者|科技
排版|科技
审核|知知