國內(nèi)外研究者在開發(fā)光計(jì)算機(jī)上的主流研究思路就是通過借鑒電子計(jì)算機(jī)中已經(jīng)成熟的結(jié)構(gòu)，利用光學(xué)邏輯元件取代電子邏輯元件來構(gòu)建光子計(jì)算機(jī)。

通過光纖傳導(dǎo)結(jié)合光子芯片運(yùn)算，減小光電轉(zhuǎn)換過程帶來的時(shí)間消耗和能量消耗；還可以對光波長、頻率、振幅、相位、偏振態(tài)等多維度加載信息，用以表示更多的數(shù)據(jù)特征，從而進(jìn)行比二進(jìn)制更復(fù)雜的運(yùn)算，比如多值運(yùn)算。多值運(yùn)算通常可以采用多進(jìn)制相移鍵控調(diào)制格式作為運(yùn)算信號，一方面具有較大的容量，一方面能夠避免幅度相關(guān)的處理，積累幅度噪聲；此外，光運(yùn)算需要用到非線性混頻效應(yīng)，能夠保留信號的相位信息，并且支持超快的工作速率；并且相對于電學(xué)邏輯，沒有開關(guān)時(shí)間的累積，整個計(jì)算過程就在光的傳輸過程中完成。這種研究思路充分利用了光的并行性、超高速、低功耗特性，在未來光子計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域仍具競爭力。

基于該思路的光計(jì)算機(jī)發(fā)展有賴于光子集成技術(shù)的發(fā)展，包括單片集成和混合集成技術(shù)，涉及到光源、線性以及非線性器件，從而保證外界干擾帶來的噪聲等影響達(dá)到最小。

人工智能是近年來非常火熱的話題，其核心就是機(jī)器學(xué)習(xí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)的算法之一。得益于日益成熟的集成光子技術(shù)，光運(yùn)算與光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的研究進(jìn)展較快，目前已經(jīng)在語音識別等領(lǐng)域取得了初步的成果。

因此，借鑒人工智能中的光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以全新的并行處理為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)建光子計(jì)算機(jī)將會是有潛力的研究方向。區(qū)別于傳統(tǒng)的馮·諾依曼結(jié)構(gòu)是為順序串行處理設(shè)計(jì)的，基于光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的光子計(jì)算機(jī)研究將充分利用光的并行傳輸特性，很有潛力實(shí)現(xiàn)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越電子計(jì)算機(jī)的新型光子計(jì)算機(jī)。