隨著人工智慧的能量需求變成一場危機，NTT 研究院押注光子計算

NTT 研究院的物理與資訊實驗室（PHI Lab）今天宣布了一項領導層變動，新任主任將由菅澤哲臣（Tetsuomi Sogawa）接任，於 2026 年 5 月 1 日正式就職，接替退休的山本吉久（Yoshihisa Yamamoto）博士，山本博士在任期間將 Sunnyvale 加州的實驗室打造為全球最頂尖的光子計算研究中心之一。

這項宣布是在 NTT 研究院於 2026 年 4 月 15 日至 16 日在矽谷舉辦的年度研究與創新峰會（Upgrade 2026）上發表的。

「PHI Lab 的研究，在宏觀上將繼續沿著既有的方向發展。有了菅澤博士的強大研究管理背景，我相信在新領導下，PHI Lab 的研究將會加速發展，」NTT 研究院總裁兼 CEO Kazu Gomi 在 Upgrade 2026 的開幕記者會上表示。

菅澤的任命正值人工智慧產業面臨能量危機。根據國際能源署的預測，全球數據中心的電力消耗將在 2026 年底超過 1,000 太瓦時，相當於日本全年的電力消耗量。

「PHI Lab 的目標是使用物理學來取代傳統的數位計算平台，」Gomi補充說，「我們可以想像出基於光學物理的量子計算機。」

美國的數據中心在 2024 年就消耗了 183 太瓦時的電力，占該國總電力消耗量的 4% 左右，相當於巴基斯坦全年的電力需求量，預計到 2030 年將增加 133%。

菅澤是一位在 NTT 研究院工作了三十多年的科學家，他曾參與開發光學技術，現在他被任命為 PHI Lab 的新主任，任務是將光學創新從實驗室推向現實。

一個創始時代的結束

山本博士是一位非凡的離任主任，他在 1970 年代末和 1980 年代初期開創了相干光通信和光學放大器的研究，後來又開發了相干伊辛機（CIM），一種特殊用途的光學計算機，設計用於解決複雜的組合優化問題。他的職業生涯基本上就是現代光學的歷史，而他建立的實驗室反映了這種深度。

除了這些成就之外，山本博士還獲得了查爾斯·哈德·陶恩斯獎、IEEE 量子電子學獎、岡awa獎和日本政府頒發的紫綬褒章等榮譽。

自 2019 年以來，PHI Lab 已經發表了 150 多篇論文，其中五篇發表在《自然》雜誌上，一篇發表在《科學》雜誌上，二十篇發表在《自然》姊妹雜誌上，對於任何研究機構來說，這是一個令人印象深刻的出版記錄，更不用說是一個公司實驗室了。

能量之牆

要了解這次任命對於研究界以外的人的重要性，需要看看基於矽的人工智慧基礎設施在短短幾年內對全球電網造成的影響。

到 2025 年底，人工智慧數據中心已經使用了大約 29.6 吉瓦的電力，相當於紐約州的峰值電力需求。同時，根據斯坦福大學 2026 年的人工智慧指數報告，全球人工智慧計算能力每年大約增加 3.3 倍，這個速度正在推動政府和科技公司尋找新的能源來源。

根據 Tech Insider 的報導，微軟已經簽署了一份 2 吉瓦的核能承諾；亞馬遜已經在德克薩斯州獲得了大規模的太陽能發電；然而，維吉尼亞電網運營商——世界上最大的數據中心市場的所在地——已經發出了正式的容量警告，直到 2028 年，北維吉尼亞州基本上已經停止了新的數據中心許可。

根本問題在於底層硬體：在 2021 年至 2024 年之間，數據中心機架的平均功率密度增加了一倍以上。從 2025 年開始，人工智慧加速器（如 NVIDIA GB200 Superchip）的商業部署推動了機架密度超過 50 千瓦，在某些情況下甚至超過 100 千瓦，從而使傳統的空氣冷卻變得過時，需要轉向耗能的液體冷卻系統。

總的來說，傳統的基於 CMOS 的計算已經達到了其擴展的極限，難以以可持續的方式滿足這些巨大的需求，從而凸顯出對於替代硬體的需求。光子計算已經作為一種具有能源效率的計算方式出現在光學領域，根據《自然》雜誌的研究人員的說法，這種方式具有很大的前景。

PHI Lab 的真正任務

PHI Lab 的工作處於量子信息科學、神經科學和光學的交叉點，這種不尋常的結合反映了這樣一種信念：下一個計算範式不會像現在的任何一個。

實驗室的兩個主要研究方向是相干伊辛機（CIM）和薄膜鋰鈮酸鹽（TFLN）。

相干伊辛機使用光學參數振盪器的網絡來解決所有問題，而不是像現在的計算機一一解決問題，使其非常適合於具有大量變數的計算——這種計算是藥物發現、物流優化和金融建模的基礎。

研究表明，一個實驗性的相干伊辛機在 70 微秒內就達到了複雜優化問題的基準目標，而最先進的 CPU 需要 2.1 毫秒才能達到相同的目標——大約有 30 倍的速度優勢，而且耗能遠遠小於 CPU。

火炬傳遞者

菅澤於 1991 年加入 NTT 基礎研究實驗室，從事半導體量子納米結構的研究，逐步晉升，2013 年被任命為 NTT-BRL 的主任，2018 年又被任命為 NTT 科學和核心技術實驗室集團的主任，這個集團就是 IOWN 的基礎技術首先被開發的地方。

IOWN 是 NTT 的創新光學和無線網絡計劃，這是公司的一個長期投注——未來的通信基礎設施將是光學的，而不是電子學的。NTT 表示，其 IOWN 光學平台可以將電信網絡的功耗降低到目前的百分之一，同时增加數據容量和降低延遲。

現在，NTT 正在與 Broadcom 等公司合作，於 2026 年商業化第二代光電融合交換機，未來的路線圖還包括 2028 年的光學實習鏈接和 2032 年的芯片內連接。菅澤在這個路線圖的技術可行性方面發揮了關鍵作用，特別是在使用光子晶體的超低功耗光學晶體管的研究方面。他還是日本第三個跨部門戰略創新推進計劃（SIP3）的計劃主任，他的任務就是將學術研究轉化為實際的創新——這正是 PHI Lab 目前面臨的壓力。

日本的更大布局

菅澤的任命也符合日本更大的戰略布局。日本正在推進一項基於光的室溫量子計算戰略，將其定位為一種更簡單、更節能的路徑，而美國和中國則正在建造越來越複雜的依賴深低溫冷卻和奇異材料的硬體。

NTT 與量子開發商 OptQC 合作，將光學量子技術定位為一種通往商業可行的量子平臺的途徑，這些平臺可以在不需要當前系統的沉重基礎設施的情況下擴展。

接下來會發生什麼

菅澤的首要任務是加深對線性和非線性光學器件的研究，同时在 NTT 全球研發網絡中增加合作，以推動基礎研究向現實應用發展。

在一個人工智慧公司為了維持數據中心運營而簽署核能協定的時代，光學計算的優勢——更快、更冷、更節能——已經從學術上的好奇心轉變為真正的工業迫切需求。

在山本博士的領導下，PHI Lab 已經建立了科學上的可信度。在菅澤博士的領導下，壓力在於將其轉化為世界可以真正使用的東西。