基于超快可重构拓扑调制器的光子处理加速器

《Nature Communications》：Ultrafast reconfigurable topological-modulators-based photonic processing accelerator

　　

摘要

人工智能的兴起导致了数据量的呈指数级增长，这就需要快速且高效的处理能力。因此，高速、节能且可并行扩展的计算硬件变得愈发重要。我们展示了一种基于拓扑调制器的晶圆级非易失性光子计算芯片。通过利用铁电材料铅锆钛酸盐（PZT）薄膜的GHz级电光响应特性以及其非易失性，并结合拓扑光子限制技术，该芯片实现了1,000倍的配置加速速度，近乎零的静态功耗，以及每平方毫米266万亿次运算的处理密度。这款16通道的波长空间复用芯片在解决时变偏微分方程时，能够实现1.92 TOPS的运算吞吐量，数字识别准确率为95.64%，精度为94.5%。此外，该芯片还支持功能重配置，以实现高带宽密度的光学输入输出。这项工作为高效的高速光子张量处理奠定了基于铁电拓扑光子学的基础。