蒙納士大學研究最新突破——探究世界首個自校準光子芯片誕生的秘密

　　由蒙納士大學和皇家墨爾本理工大學共同領導的研究找到了一種方法來創(chuàng)建更加先進的光子集成電路，使數(shù)據(jù)高速公路之間架起橋梁。該研究徹底改變了目前的光學芯片的連通性，并用薄硅晶片取代笨重的3D光學器件。

　　這項研究成果發(fā)表在著名期刊《自然·光子學》（Nature Photonics）上，能夠加速人工智能的全球發(fā)展，并提供更實際的應用，例如：

　　創(chuàng)造更安全的無人駕駛汽車，能夠即時解讀周圍環(huán)境；

　　使人工智能能夠更快速地診斷醫(yī)療狀況；

　　讓谷歌Homes、Alexa和Siri等應用的自然語言處理速度更快；

　　更小的交換機，用于重新配置承載互聯(lián)網(wǎng)的光網(wǎng)絡，以便更快地在需要的地方獲取數(shù)據(jù)。

　　無論是打開電視還是保持衛(wèi)星正常運行，光子學正在改變我們的生活方式。光子芯片可以將笨重的臺式設備的處理能力轉(zhuǎn)化為指甲大小的芯片。

　　蒙納士大學電氣與計算機系統(tǒng)工程系、現(xiàn)北京郵電大學的Mike Xu博士，蒙納士大學電氣與計算機系統(tǒng)工程系的Arthur Lowery教授，以及現(xiàn)就職于阿德萊德大學并在 RMIT 進行這項研究的Andy Boes博士，在澳大利亞研究委員會的一個聯(lián)合發(fā)現(xiàn)項目下構思了這個實驗。

　　Arnan Mitchell教授和Guanghui Ren博士設計了這種芯片，以便為實驗演示做好準備。

　　該項目的首席研究員、蒙納士大學ARC桂冠研究員Arthur Lowery教授說，這一突破補充了蒙納士大學Bill Corcoran博士之前的發(fā)現(xiàn)，他在2020年與RMIT合作，開發(fā)了一種新的光學微梳芯片，可以通過一根光纖擠壓整個NBN的三倍流量，這被認為是世界上最快的互聯(lián)網(wǎng)速度。

　　光學微梳芯片在高速公路上建造了多條車道，現(xiàn)在，自校準芯片已經(jīng)創(chuàng)建了連接所有車道的上下行匝道和橋梁，并允許更大的數(shù)據(jù)移動。

　　Lowery教授解釋說：“我們已經(jīng)演示了一種自校準可編程光子濾波器芯片，具有信號處理核心和用于自校準的集成參考路徑，”

　　“自我校準意義重大，因為它使可調(diào)諧光子集成電路在現(xiàn)實世界中實現(xiàn)應用；應用包括根據(jù)顏色將信號切換到目的地的光通信系統(tǒng)、非�？焖俚南嗨菩杂嬎悖ㄏ嚓P器）、用于化學或生物分析的科學儀器，甚至是天文學。

　　這一突破已經(jīng)醞釀了三年。

　　自動駕駛汽車、遠程控制采礦和醫(yī)療設備等依賴互聯(lián)網(wǎng)的新技術，未來將需要更快、更大的帶寬。帶寬的增加不僅僅是改善我們的互聯(lián)網(wǎng)傳輸所使用的光纖，還包括提供緊湊的多種顏色、多種方向的開關，這樣數(shù)據(jù)就可以同時傳輸?shù)蕉鄠�通道。

　　“這項研究是一項重大突破——我們的光子技術現(xiàn)在已經(jīng)足夠先進，可以將真正復雜的系統(tǒng)集成在一個芯片上。設備可以具有允許其所有組件作為一個整體工作的片上參考系統(tǒng)的想法是一項技術突破，它將使我們能夠通過快速重新配置承載我們互聯(lián)網(wǎng)的光網(wǎng)絡來解決互聯(lián)網(wǎng)瓶頸問題，以便在哪里獲取數(shù)據(jù)它是最需要的�！盇rnan Mitchell教授說。

　　光子電路能夠操縱和路由信息的光通道，它們也可以提供一些計算能力，例如搜索模式。模式搜索是許多應用的基礎：醫(yī)療診斷，自動駕駛汽車，互聯(lián)網(wǎng)安全，威脅識別和搜索算法。

　　芯片快速可靠的重新編程使新的搜索任務能夠快速準確地進行編程。然而，這種制造需要精確到光的微小波長（納米）的程度，這目前是困難且極其昂貴的——自校準克服了這個問題。

　　光子芯片的可靠調(diào)諧開辟了許多其他應用，比如光學相關器，它幾乎可以在瞬間發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)模式，比如圖像——這也是該團隊一直在研究的問題。

　　Andy Boes博士說：“隨著我們將越來越多的臺式設備集成到指甲大小的芯片上，讓它們一起工作以達到它們更大時的速度和功能變得越來越困難。我們希望通過創(chuàng)建一個足夠聰明的芯片來克服這一挑戰(zhàn)，讓它可以自我校準，因此所有組件都可以以他們需要的速度一致地運行�！�