Photonics: The Technology That Will Replace Today’s Computers
- ALL PORTUGAL SPACE
- Dec 5
- 4 min read
Photonics is emerging as one of the most transformative technologies of the 21st century. Unlike traditional electronics, which rely on electrons moving through conductive materials, photonics uses photons — particles of light — to transmit and process information.
What once lived exclusively in scientific laboratories is now becoming a commercial reality. Recent breakthroughs have demonstrated not only the scientific viability of photonic computing but also its enormous industrial potential.
We are entering an era where computers may transition from silicon-based electronics to a completely new foundation: optical computing.
Why Photonics Is a Technological Breakthrough
Compared to electrons, photons offer dramatic advantages:
They travel at the speed of light
They generate no heat while moving through optical materials
They require far less energy
They enable greater miniaturization and higher performance
A landmark study from the University of Oxford and Beijing University of Technology demonstrated that photonic neural networks outperform silicon-based systems in matrix operations — the backbone of modern AI workloads.
Source (Nature Photonics):https://www.nature.com/articles/s41566-023-01184-9
Scientific Advances That Triggered Commercial Adoption
1. Photonic Neuromorphic Processors
Teams at MIT and IBM developed photonic architectures capable of performing AI computations faster and more efficiently than GPU-based systems.
Source (Science):https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj2156
2. Fully Optical Logic Gates
Researchers demonstrated optical logic elements — the fundamental building blocks of photonic processors.
Source (Nature Communications):https://www.nature.com/articles/ncomms15565
3. Silicon Photonics Integration
Intel, IBM, and GlobalFoundries are investing billions into silicon-photonics manufacturing, enabling scalable production of photonic chips using existing semiconductor processes.
Source (Intel Research Blog):https://www.intel.com/content/www/us/en/research/blog/silicon-photonics.html
4. Optical Memory
A study published in Nature Photonics showed prototypes of low-energy optical memory — a crucial missing element for fully photonic computers.
Commercial Applications of Photonics Today
Photonics is already part of the real economy:
Data Centers
Optical interconnects reduce power consumption and dramatically increase bandwidth.
Telecommunications
400G and 800G optical modules are industry standards.
Autonomous Vehicles
Photonic lidar systems enable highly accurate real-time mapping.
Medical Imaging
Laser-based photonic sensors are used in surgery and diagnostics.
Quantum Communications
Photons serve as the backbone for secure quantum key distribution.
According to Markets&Markets, the global photonics industry exceeded $900 billion in 2024 and continues to grow rapidly.Source:https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/photonics-market-881.html
How Life Will Change When Computers Become Photonic
1. AI Will Become Thousands of Times Faster
Photonic accelerators can train models dramatically faster with far less power consumption.
2. Medical Diagnostics Will Become Instant
Portable photonic analyzers and surgical systems will enter everyday healthcare.
3. The Internet Will Become Fully Optical
High-bandwidth optical networks will support VR/AR, digital twins, and next-generation immersive platforms.
4. Personal Technology Will Transform Completely
Photonic computing nodes can be embedded into clothing, vehicles, homes, and city infrastructure.
5. New Professions Will Emerge
Photonic AI processor engineers
Optical network architects
Hybrid quantum-photonic systems designers
Photonic chip developers
Conclusion
Photonics is no longer a futuristic idea — it is rapidly becoming the next foundational computing platform.
Scientific research, corporate investment, and early commercial deployments show that a shift to photonic computing is not just possible but likely inevitable.
Within the next 10–15 years, photonic processors may occupy the same place that silicon holds today — powering everything from supercomputers to mobile devices.
This transition promises unprecedented speed, efficiency, and new technological horizons — the beginning of a new era in digital civilization.
Фотоника: технология, которая заменит современные компьютеры
Фотоника — одна из главных технологических революций XXI века. Она использует фотоны, а не электроны, для передачи и обработки информации.
Долгое время фотоника существовала в стенах лабораторий, но за последние несколько лет исследования доказали не только её эффективность, но и коммерческую применимость.
Сегодня мы стоим на пороге перехода от кремниевой электроники к новой элементной базе — оптическим вычислениям, способным радикально изменить цифровой мир.
Почему фотоника — это прорыв
В отличие от электронов, фотоны:
Движутся со скоростью света;
Не производят тепла при прохождении через оптические волокна;
Требуют значительно меньше энергии;
Позволяют создавать устройства меньшего размера и большей производительности.
Исследование Университета Оксфорда и Пекинского технологического института подтвердило, что фотонные нейронные сети могут превосходить кремниевые аналоги в задачах ИИ благодаря высокой скорости умножения матриц — ключевой операции машинного обучения.Источник (Nature Photonics):https://www.nature.com/articles/s41566-023-01184-9
Научные достижения, открывшие путь коммерческим продуктам
1. Фотонные нейроморфные процессоры
Учёные из MIT и IBM создали фотонные архитектуры, способные выполнять вычисления быстрее и энергоэффективнее GPU.Источник (Science):https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj2156
2. Полностью оптические логические элементы
Исследования Nature Communications показали успешное создание оптических логических вентилей, что является фундаментом для фотонных процессоров.Источник:https://www.nature.com/articles/ncomms15565
3. Silicon Photonics — объединение фотоники и кремния
Intel, IBM и GlobalFoundries инвестируют миллиарды в технологии кремниевой фотоники, адаптируя её для массового производства чипов.Источник (Intel Research Blog):https://www.intel.com/content/www/us/en/research/blog/silicon-photonics.html
4. Оптическая память
Nature Photonics опубликовал исследование, демонстрирующее прототипы энергоэффективной фотонной памяти — недостающего элемента оптического компьютера.Источник:https://www.nature.com/articles/s41566-020-0671-1
Где фотоника уже используется в бизнесе
Фотонные технологии уже работают в реальном секторе:
Дата-центры
Оптические интерконнекты позволяют сократить энергопотребление и увеличить пропускную способность серверов.
Телекоммуникации
Промышленные стандарты 400G/800G основаны на фотонных модулях.
Автономный транспорт
Лидары с фотонными лазерами обеспечивают точное 3D-сканирование.
Медицина
Фотонные датчики используются в хирургических лазерных системах и высокоточной визуализации.
Квантовые коммуникации
Оптические линии связи — основа квантовой криптографии.
Согласно отчёту Markets&Markets, мировой рынок фотоники превысил 900 млрд долларов в 2024 году и продолжает стремительно расти.
Как изменится жизнь, когда фотонные компьютеры заменят кремниевые
1. ИИ станет в тысячи раз быстрее
Модели будут обучаться мгновенно, а энергозатраты уменьшатся на порядок.
2. Медицинская диагностика станет мгновенной
Появятся портативные, высокоточные фотонные анализаторы и хирургические системы.
3. Интернет станет по-настоящему оптическим
Сети смогут поддерживать гигантские объёмы данных для VR/AR, метавселенных и цифровых двойников.
4. Персональная техника изменится полностью
Фотонные узлы можно будет встроить практически в любое устройство: от одежды до городской инфраструктуры.
5. Появятся новые профессии
Инженеры фотонных ИИ-процессоров
Разработчики оптических сетей
Архитекторы гибридных квантово-фотонных систем
Итог
Фотоника перестала быть футуристической концепцией — она становится следующей вычислительной платформой человечества. Научные публикации, инвестиции корпораций и первые коммерческие устройства показывают: переход к фотонным вычислениям неизбежен.
Через 10–15 лет фотонные процессоры могут занять место кремния, так же как кремний когда-то заменил лампы и ферритовые элементы.Это будет новый уровень скорости, эффективности и возможностей — основа цифровой цивилизации будущего.