电子计算机是以电子输送信息，而光计算机是以光子输送信息。
计算机问世后，科学家们自然而然地想到使用光元素器件来制造光计算机。可是，设计和进展缓慢，一直没有结果。于是，当时世界上的光学权威，美国斯坦福大学的卓泽夫．古德曼教授认为，以最乐观的估计，光计算机的诞生也要迟至21世纪。 1986年，美国有名的贝尔实验室发明了用砷化镓制成的光学开关。当然，这种开关不是我们日常使用的机械式扳动开关或揿钮式开关，这种开关实质上是用光脉冲来控制仪器工作或休息的装置。
1990年1月底，贝尔实验室向大家展示了一台用光脉冲来计算的实验装置。尽管这台装置跟普通电子计算机中的简单程序处理器一样，但它的问世毕竟说明光计算机的研究，已向前迈进了一大步。
电子计算机自诞生后，发展速度是非常快的。由于结构日趋复杂化和高度集成化，于是出现了一系列难以克服的问题。
第一个问题是，尽管在电子元器件中传输的是很弱的电流，但随着元器件的高度密集，不仅工作时产生的热量会急剧增加，而且相邻的元件也会彼此干扰。
第二个问题是，电子计算机的元器件中，电子的运动速度约为每秒60千米。即便是在砷化镓器件中，电子的运动速度也不会超过每秒500千米。也就是说，电子在导体中最快的运动速度也不及光子流运动速度的10％，这就大大限制了运算速度的提高。而且，当电子计算机的工作频率超过100兆赫，或每秒转换（运算）1亿次时，还会出现一些不正常的情况。
第三个问题是，由于计算机的结构和功能日趋复杂化，组成运算电路的电子元件也日益增多。为了在有限的面积上容纳下更多的元件，人们早就将许许多多元件密集起来，做成一个个小方块。这类方块就叫集成块，或叫集成电路。每个集成块是通过身上的插脚，固定在位置上，并与整个电路相连的。超大规模集成块的插脚数目是很多的，而且越来越多，目前最多的已有300只插脚。若于年后，也许会出现有上千个插脚的集成块，它们会占据很大的地盘，以致腾不出足够的宅基来安排它们。
随着巨型计算机的出现，这些问题会日益严重。而要解决这些问题，只有将综合功能性的计算机装置逐一分解成许多功能单一的装置，然后再用专门的联接装置将它们一个个地连接起来，但这样一来，计算装置就会变得更加复杂化。
如果用激光计算机，就不存在这些棘手的问题了。在光脑中，输送信息的是光子，运动速度相当于光速度（每秒30万千米），要比电子运动速度快得多。而且，光子携带和传递信息的能力也远远强于电子。
目前，美国、日本的不少公司都在不惜巨资研制激光计算机。预计在最近10年内，将开发出超级光计算机，运算速度至少比现有的光计算机快1000倍。
以激光为基础的计算机能广泛地用来执行一些新任务，例如预测天气、气候等一些复杂而多变的过程。再如，还可以应用在电话的传输上。因为电话信号正在逐步由光导纤维中的激光束来传送，如果用光计算机来处理这些信号，就不必再像现在这样，需要在电话局内将携带声音的光脉冲转变成电脉冲，经电子计算机处理后再转换成光脉冲发送出去。即可以省掉光—电—光的转换过程，直接将携带声音信号的光脉冲加以处理后发送出去，这样，便大大提高了传送效率。
由于激光计算机善于进行大量的运算，所以能高效地直接处理视觉形式、声波形式，以及其他任何自然形式的信息。此外，它还是识别和合成语言、图画和手势的理想工具。这样，光计算机就能以最自然的形式进行人机对话和人机交流。
�990年1月29日，美国电话电报公司贝尔实验室的科学家宣布，贝尔实验室以美籍华裔科学家黄庚珏为首的小组，研制成功了第一代计算机，这种计算机利用激光光束而非电波进行数据计算和资料处理，它的速度比当今最先进的超级电子计算机要快1000多倍，世界计算机科技将发生革命性的突破。
贝尔实验室最早发现了晶体管，它使电子技术进入了一个崭新的阶段，改变了人们的生活。现在，这个公司又把激光计算机与晶体管的发现相媲美。美国霍尔代尔研究中心信息系统研究室主任宁克认为，激光计算机的研制成功是人类技术史上的一件大事，同莱克兄弟制成世界上第一架飞机相比。美国“硅谷”的计算机专家誉它为“新的计算机里程碑”。
��这台激光处理机像餐桌面一样大小，不到30厘米厚，同传统的电脑中的电子处理器不同，不再用大量的集成电路和硅片，只是由激光开关、透镜和平镜镜片等一套激光装置组成。光开关或激光计算的工作原理是，当电压升到一定程度，光开关即激光发射器变得透明了，随即从中射出一束激光光波，光波由透镜加以聚集，再经平镜引导、反射到另外的光开关上，实现数据转换。然后原有光波马上减弱，射光停止，一轮光波转换结束，下一轮以同样的原理和程序接着开始。这种作为光学处理器核心的光晶体管，被称为“对称自光电效应”，它的开关速度可高达100万次，科学家预计，将来可能制成运算速度每秒几亿次的激光计算机。
��激光计算机的核心部分处理机是用激光产生的光波代替电波进行电脑基本0和1的转换。处理机是计算机的心脏，它接收各种信号或资料，根据程式指令加以处理，然后以新的形式输出。
��由于光本身比电能携带更多的信号，而且不易受外界干扰，在传导途中可以同其他光波交叉，但又不会使它处理的数据或资料遭到破坏。同时，各种激光计算机也更容易相互结合，处理互为交叉的各种问题。由此可见，激光计算机的资料处理与再处理能力以及储存量等等，都大大超过传统的电子计算机了。
��科学家们预测，在未来的光学计算机中，仍然会用到一些电子元件，而不只是光子元件，是一种混合使用的光电计算机。最早运用的范畴可能并行运算处理器。并行运算的原理是，将一个运算问题划分为许多个次级运算子题，而并行处理器可以同时处理这次级子题，大大减少了运算的总时间。
��美国英特尔公司研制的一种并行计算机，制成了一种超级芯片860，比现有芯片快5倍。科学家估计，到本世纪末，光学计算机可能导致开发出以光为基础的超级计算机，它的运算速度将比现有计算机快1万倍。
��光电技术已经运用在我们的日常生活中，比如激光唱片和超级市场帐用的光学扫描装置，都是用光子代替电子传送信息的例子。另外，光纤通信也在逐步取代传统的铜线电缆通信。
虽然每一代计算机在性能上都比前一代强很多，但是研究人员希望利用光来制造一种崭新的机器。他们的目标是冲破传统计算机设计的束缚，从而选出一台不仅胜过当今的巨型计算机而且最终能够挑战甚至超过人脑的机器。
这样一台计算机将使用一些能够以光速处理信息的线路取代常规的电子线路。目前的计算机使用电子传送信息，但是新线路将使用光子传递信息。这种方法有望使计算机的速度增加100倍，并且光子计算机使用的电能将是电子计算机的百分之一。
前景：两大因素推动光子计算机诞生；将真正模拟人脑又比人脑快数千倍
德国达姆施塔特大学的科尔内利娅?登茨博士说：“光子运算有着巨大的潜力。光子计算能够做常规计算无法办到的事。”她正在负责研究光学技术，这些技术在光子计算机中是必需的。设在德国小镇耶拿的另外一个实验室也在使用光开发计算机，这种计算机具有一种能够像人脑那样工作的存储器。这种联合存储器可让计算机执行模式匹配，以及其他一些人脑执行起来容易但是对常规计算机来说不仅困难而且耗时的任务。
计算机设计师采用光学设计不仅有望建成能够在其他方面模拟人脑行为的计算机系统，并且将比人脑的处理速度快数千倍。如果是这样的话，光电技术也许将为人们带来真正的人工智能。
有两个主要的因素决定第一台光子计算机有望在未来十年内投入商业使用。到2015年，目前快速发展的硅半导体技术将止步不前，很多研究人员认为，等不到2015年基本的物理规律就会阻碍科学家制造更高性能的芯片。与此同时，对推动着因特网发展的更多数据和更快速度的需求，迫使人们采用速度更快的路由器，而采用常规电子设计的路由器是远远无法达到所需速度的。
光子技术目前已成为因特网的基础。一度是实验室新奇事物的光纤现在为因特网和电话网络传送着几乎所有的信号。只是在用户和电话交换局之间才使用电信号。原因是，与老式的电缆相比光纤不仅能够传输多得多的信息，而且传输的距离也更远。
电子：其速度是影响传输的瓶颈；可连接在硅芯片上的导线数限制了输入输出的数据量
今天，很大一部分因特网设备把光纤中的光信号转换成电信号，以便这些信号能够方便地在电缆之间传送。这―过程限制了这类设备处理数据的速度，因此工程师正在试图利用光子本身做更多的事。
德国海因里希一赫兹学院的研究人员已开发出一种新型的光纤交换器，这种交换器将使新一代的
万亿比特网络成为可能。在这种网络中，每根光纤的数据传输速度可达每秒钟 l万亿比特，当今网络的传输速度只可能达到这一速度的 l／25。
当前光子研究的很大一部分工作集中在可把微处理器的计算能力与光纤的信息传输能力结合在一起的混合设备上。信号在计算机中的传输距离与其在因特网通信中的传输距离相比是微不足道的，但是即使传输距离只有几厘米，电子的速度也会变成影响传输的瓶颈。
随着芯片的速度越来越快，芯片间需要更多的连接以获得足够的数据。仅仅使用电子连接会使提高速度变得非常困难。电子在金属中的传输速度只是光子在空气中传播速度的 l／10。当电子在电路板上的导线中移动时，其他因素也会降低电子的速度。
另外一个问题是在一块硅芯片上连接的导线数也是有限制的。为了让更多的数据传入或者传出芯片，计算机设计人员要么必须加快电子的速度(这在目前是不可能的)，要么
必须把数据分配到更多的导线中。即使是第二种方法也有其局限性。
芯片一直在变小，在芯片和电路板之间安排多少连接是有限的。目前，这个限度大约是每块芯片1000个连接。为了节约成本，实际的连接数远远达不到这个限度。
光子：无需连接，光子通过空气五达芯片；光束相交叉，不会相互影响
如果使用光，就有可能把这个限度扩大9倍。这是计算机设计师的梦想。这样，不仅信号的传输速度加快，而且数据可分散到更多的连接中，从而达到更快的速度。芯片的表面将排满激光器，这些激光器把信号发送到另外一个装有接收器的芯片上。没有必要通过光纤把芯片连接起来。把芯片对齐后，光子能够穿过空气直接到达下一块芯片。与完全电子化的计算机不同，这些芯片不是贴在电路板上的，而是安装在一块壁板上，所以芯片的整个表面都可安装激光器和探测器。
光子优于电子的另外一个方面是，如果两束光子的路线相交叉，它们不会相互影响。只是在两束光子照射到同一个探测器上时，才会有影响。电路板设计要求电路分离，以避免短路，而光束则能够在计算机里的二维空间或者三绝空间中穿行。
通过引进能够在芯片之间指引光路的装置，有可能制造出比电子装置网络密度大很多倍的网络。这也是研究人员指望使用光子计算机制造新一代神经网络的原因。神经网络模拟大脑中神经元的行为。但是，单纯的电子设计无法像大脑细胞那样形成数量巨大的神经系统联系。把电线换成可导向的光束之后，科学家就能够朝着模拟大脑行为的方向迈进一步，但是光信号的传输速度要比生物电信号的速度快很多倍。
光子技术不会很快就用在一般的台式计算机中，但对巨型计算机来说则是另外一回事。很多巨型计算机使用一种称为并行处理的技术，在这种计算机中，成百甚至成千的芯片联合处理一顶任务。在当前的电子系统中，成问题的是通信速度，而使用一堆激光器就能轻而易举地解决这个问题。
虽然可合用电子设备和光子设备以解决通信瓶颈，但是信号在两者之间转换要花时间。另外，激发电子开关也需要时间。为了达到最大速度，最好是一个电子设备也不使用。随着光子在系统内飞行，所有的计算都由它们做出。这些计算机所需的是一种光开关，这种开关要和在硅芯片上的电子开关一样小。
