光子技术助力下一代算力设施建设
随着人工智能大模型、多模态推理和智能体应用加快发展，
算力正从支撑性资源走向与水、电同等重要的战略性基础设施。
今年 3 月，我国日均词元调用量已突破 140 万亿，是两年前的
1000 多倍。然而，传统电子计算硬件依靠缩小晶体管尺寸提升
性能的空间逐渐收窄，带宽、时延和功耗压力日益凸显。在此背
景下，光子技术以光为信息载体，凭借高速、并行、低损耗等优
势，突破传统计算硬件的物理桎梏，有望为下一代算力设施建设
提供全新的物理路径。
算力设施的未来离不开“光”
光具备超高速率、超大带宽、低功耗和低时延等天然特性；
尤其值得强调的是，光天然具有并行传输和处理优势——其能够
在不同波长、空间和时间等维度上承载信息，类比多条车道并行
通车，单位时间通车量可呈数量级提升；而光子技术则是将光的
并行、高速优势转化为实际器件、系统和工程方案的手段，其应
用价值正从传统光通信加速延伸至数据互连、光交换乃至光计算
等核心环节，正在成为下一代算力设施的重要发展方向。
将这些物理优势转化为实际算力，离不开核心硬件载体的持
续突破。这一载体正是将多种光学功能单元集成于芯片之上的
“光芯片”——它是光子技术走向集成化、规模化的关键硬件支
点。进入 21 世纪，光芯片经历了从单元器件到规模化集成的飞
跃，应用潜力逐步展现，为大规模光电集成计算奠定了坚实基础。
美国及欧盟各国纷纷将光子集成产业列入国家发展的战略规划，
以英特尔为首的工业巨头和以美国麻省理工学院为首的学术机
构均在此领域持续深耕。2026 年，英伟达通过投资朗美通、高
意等光子技术公司，加速布局光芯片产业，计划将光子技术引入
下一代图形处理器（GPU）芯片及算力系统。目前已形成国际共
识：光芯片有望延续摩尔定律，是破解高性能计算瓶颈的关键技
术，具有前瞻性、辐射性与带动性。“光”正成为破解新质算力
难题的核心方案之一。
发挥光子优越性打开算力新空间
在现有算力系统中，光子技术已在信息互连环节崭露头角。
数据中心的光模块已采用“用光传输、用电处理”的混合架构，
其优越性在工业界反复得到证明。若更进一步，将光子技术从通
信互连环节拓展到数据搬运和计算环节，可为构建新一代光电融
合算力基础设施打开新空间。钱学森在 1979 年发表的《光子学、
光子技术、光子工业》文章中指出：“光子技术的一个肯定要推
进的方面是光子计算机。从原理上估计，光子计算机的运算能力
可以为电子计算机的百倍、千倍以至万倍。”中国科学院上海光
学精密机械研究所王之江院士于 1987 年在《中国激光》期刊上
发表《光计算技术进展》一文指出：“光计算技术采用光波作信
息载体，信息的传播速度是光速；光计算技术能充分发挥光的内
禀并行性，光计算系统中的各部分，如输入/输出、数据的存储、
数据的处理等，都能是并行的结构。”光子技术之所以能带来计
算性能的提升，关键在于其能够释放光在并行传输与处理方面的
巨大潜力。“并行”正是光子优越性的集中体现——它能同时搬
运和处理大量数据，从而提升系统吞吐能力。尽管相关科学原理
与技术路线早已清晰明确，但过去数十年间该领域并未实现快速
突破。其主要原因在于，彼时电子计算的快速发展已足以满足社
会应用需求。由于产业端算力需求尚未出现巨大缺口，市场与社
会资本自然缺乏投入巨资探索新路径的动力。
光电协同破解算力“三堵墙”
随着人工智能应用持续深化，算力需求呈数量级跃升。电子
计算系统
