中国科学院半導体研究所の研究チームが、光で計算する演算装置を1枚のチップに4基まとめ、毎秒65兆回の演算速度を出した。手書き数字の判別では、1基だけの構成に比べて正解率が9.20ポイント上がった。成果は2026年7月31日、学術誌Nature Communicationsに掲載された。
半導体の微細化が限界に近づくなか、電気の代わりに光を使う計算方式が次の選択肢として注目されている。光は電気配線と違って混線せず、複数の色を同時に流せるため、原理的には並列処理に向く。一方で、速度が伸び悩むことと、演算の中核を1枚のチップに複数載せることが難しい点が課題として残っていた。
研究チームは3つの手法を同時に使ってこの壁を越えた。光の波が重なり合う性質を計算に使う方法、波長の異なる光を1本の経路に束ねて同時に送る方法、そして経路そのものを空間的に並べる方法だ。3つを組み合わせることで、124本の経路で同時に処理する構成を作った。演算速度は毎秒65.04兆回に達し、1平方ミリメートルあたりに換算すると毎秒5.16兆回になる。
作った装置は光だけで完結しない。畳み込みと平均プーリングという、画像から特徴を抜き出す処理を光の側が担い、そこから先の非線形の処理と全結合の処理は電子回路に任せる。得意な工程をそれぞれに割り振る構成を採った。
効果は判別精度に表れた。手書き数字の画像を集めたMNISTという標準的なデータで試すと、正解率は95.08%だった。演算の中核が1基だけの構成では85.88%にとどまるため、9.20ポイントの改善になる。4基が別々の特徴を同時に抜き出し、それらを混ぜ合わせたことが効いている。
研究チームは、この成果が光と電子を組み合わせた多コアの計算基盤につながるとしている。論文はオープンアクセスで公開され、査読の記録と実験データも合わせて閲覧できる。ただし出版社は、最終的な編集を経る前の版であり、内容に誤りが含まれる可能性があると注記している。