光を使った論理素子は実用化されていますか？

質問

光を使った論理素子は実用化されていますか？
実用化されているのであれば、
・どのような所で使われているか
・光論理素子のメリット

もし実用化されていないのであれば、
・どの程度まで研究が進んでいるか
・実用化するにあたっての問題点
等を教えていただけないでしょうか。

回答No.2

yonesuke35

素人です。　
光の応用として配線に代わるものとしての研究はされているようです。
さらに光の干渉現象を利用しての変調素子も開発されているようです。

しかし結局はトランジスタの増幅作用が得られなければ意味がないのでしょう。
小さな信号を用いてオン、オフをさせるためにはやはり今のところ半導体しかないのだと思います。
メモリーなども光で作らなければ記憶させる装置としては光はどうですかね。
あるいは超伝導も可能かも知れませんね。

回答No.1

goldenleaf

光を使った、というのが微妙な表現ですね。

現在の電子計算機のトランジスタに相当するような論理素子という意味なら、近い研究としてはフォトニック結晶を用いる光LSIなどでしょうか。特殊な構造の素子で光を通す・通さないを制御する感じです。

あるいは量子計算機の一つの候補としてフォトンを用いるものがあります。これも「光を利用する論理素子」と言えなくもないでしょうが、今現在主流のコンピュータ科学の領域をほんの少し超えた近未来技術のお話ですね。

阪大などで提案・研究されている「光アレイロジック」というものもあります。2次元画像で情報を表現し並列処理を行うシステムだそうです。ただ、これは光の重ね合わせを利用した「演算論理」であってなにか画期的な光学素子を使った計算機というのとはちょっと違います。

フーリエ光学を応用して画像処理を行う光学系も流行ってはいませんがかなり前から存在します。レンズやマスク（レティクル）を組み合わせた光学系に画像を入力（投射）し、画像の復元・修正・認識などを行います。これは光の波としての性質を利用したものです。

それと数年前（学生時代）に授業で読んだ資料に、ホログラムを利用してニューラルネットワークを形成するというアイディアが載っていました。むしろストレージとしての利用に近いと感じた覚えがあります。これらも光計算機には違い有りませんが、あなたの求めているものとはちょっと違うでしょうね。

そもそも電気と光は物理的に性質が異なるので、電子計算機と同じようなものにはなりがたいしする必然性も薄い、むしろ全く違うシステムを作り上げて（部分的・特殊用途だとしても）ノイマン型電子計算機を超える能力を獲得しよう、というのがある意味自然な流れのように思います。

光を利用するメリットとしては「並列性」ということが一つのキーワードになるようです。その一方で課題として「汎用性」「小型化」等が挙げられるように思います。

いくつかとりとめもなく並べましたがなにぶん私も聞きかじりの耳学問ですので、上に挙げたものや他の技術についても詳しい部分はご自分でお調べください。すみません。