Forskare från Huazhong University of Science and Technology (HUST) och Shanghai Jiao Tong University (SJTU) har presenterat ett genombrott inom optisk databehandling. Genom att använda ultrafasta femtosekundlasrar har teamet lyckats skriva programmerbara tredimensionella neurala nätverk direkt inuti glasblock. Tekniken har fått namnet LAMP (Lantern-shaped Adaptive Multifunctional Photonic computing).
Framtidens beräkningar med ljus
Till skillnad från traditionella elektroniska chip använder fotonisk databehandling fotoner (ljuspartiklar) som bärare av information. Detta medför flera fundamentala fördelar:
- Snabbare signalöverföring: Ljus rör sig betydligt snabbare än elektriska signaler.
- Minskad värmeutveckling: Fotoniska kretsar genererar avsevärt mindre värme än elektroniska komponenter.
- Parallell datakodning: Tekniken tillåter kodning av data över flera dimensioner samtidigt, såsom våglängd, fas och polarisation.
LAMP-arkitekturen: Från statiskt till programmerbart
Ett av de största hindren för fotoniska kretsar har tidigare varit att de varit statiska och hårdvarubundna. LAMP-arkitekturen övervinner detta genom att använda laserdirektskrift för att etsa mikroskopiska vågledargitter. Dessa anslutningar kan sedan omkonfigureras optiskt utan att hårdvaran behöver modifieras fysiskt.
Valet av glas som basmaterial beror på dess optiska klarhet, termiska stabilitet och mekaniska styvhet. Dessa egenskaper gör det möjligt att minimera signalförluster även i komplexa tredimensionella banor. Slutresultatet är ett monolitiskt, transparent block helt utan rörliga delar eller lagerindelad montering.
Potential och tillämpningar
Forskningen, som leds av professorerna Zhang Xinliang, Dong Jianji och Tang Hao, siktar på flera avancerade användningsområden:
- Högdimensionell AI-inferens.
- Optisk signalbehandling i realtid.
- Hantering av hyperdimensionella vektorer.
- Fusion av data från multikanalsensorer.
Trots de tekniska framstegen finns det utmaningar kvar innan tekniken kan nå bred kommersiell användning. Tillverkning med femtosekundlasrar är i dagsläget en långsam och kostsam process. Studien visar dock på de praktiska möjligheterna med 3D-programmerbar fotonisk databehandling och hur den kan förändra framtidens AI-hårdvara.
