基于硅光子学的完美线性光学
光学
2023-07-03 v1 新兴技术
摘要
近年来，利用光子技术执行不同应用所需的底层线性代数运算（包括神经形态光子学、量子计算与微波处理）的兴趣日益增长，主要旨在发挥硅光子学（SiPho）支持高速与高能效运算的优势。然而，将目标矩阵以绝对精度映射到光学域仍是线性光学中的巨大挑战，因为最先进的线性光学电路架构对制备缺陷高度敏感。这导致保真度指标下降，且随着组成光学矩阵节点插入损耗或矩阵维度的增大而加速退化。本工作中，我们首次提出一种新颖的相干 SiPho 交叉开关（Xbar），可在执行线性代数运算的同时支持片上保真度恢复，实现了完美片上任意线性光学变换的首次实验演示。我们展示了在光子域中对 10000 个任意线性变换的实验实现，达到 99.997%±0.002 的创纪录高保真度，其主要受测量设备所引入的统计误差限制。我们的工作代表了首个在任意矩阵实现中提供近乎单位且独立于损耗的保真度的集成通用线性光学电路，为探索利用光解决通用计算任务开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2306.17728,
title = {Perfect Linear Optics using Silicon Photonics},
author = {Miltiadis Moralis-Pegios and George Giamougiannis and Apostolos Tsakyridis and David Lazovsky and Nikos Pleros},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.17728},
year = {2023}
}