La puce optique qui se configure elle-même pour remplir diverses fonctions

La puce optique qui se configure elle-même : un tournant pour l'optique ?

Des chercheurs ont développé une puce optique facile à utiliser qui peut se configurer elle-même pour remplir diverses fonctions. Le calcul matriciel à valeurs réelles positives qu’ils ont réalisé donne à la puce le potentiel d’être utilisée dans des applications nécessitant des réseaux de neurones optiques.

Une puce optique reconfigurable

Les réseaux de neurones optiques peuvent être utilisés pour une variété de tâches gourmandes en données comme la classification d’images, l’interprétation de gestes et la reconnaissance vocale.

Des circuits photoniques intégrés reconfigurables après fabrication pour remplir différentes fonctions ont déjà été développés auparavant. Ils ont tendance à être difficiles à configurer car l’utilisateur doit comprendre la structure interne et les principes de la puce et ajuster individuellement ses unités de base.

« Notre nouvelle puce peut être traitée comme une boîte noire, ce qui signifie que les utilisateurs n’ont pas besoin de comprendre sa structure interne pour changer sa fonction », a précisé Jianji Dong, chef de l’équipe de recherche de l’Université des sciences et technologies de Huazhong en Chine. « Ils n’ont besoin que de définir un objectif d’apprentissage et, avec le contrôle informatique, la puce se configurera d’elle-même pour atteindre la fonctionnalité souhaitée en fonction des entrées et des sorties.»

Des chercheurs ont créé une puce optique basée sur un réseau quadrilatéral d’interféromètres de Mach-Zehnder et facile à reconfigurer pour diverses fonctions. La photo montre une image au microscope de la puce (a) et une photo de la puce emballée (b). Credit: Jianji Dong, Huazhong University of Science and Technology

Création du réseau MZI programmable

Le réseau quadrillatéral d’interféromètres de Mach-Zehnder (MZI) sur puce est potentiellement utile pour les applications impliquant des réseaux de neurones optiques, qui sont créés à partir de réseaux de nœuds interconnectés. Pour utiliser efficacement un réseau de neurones optique, le réseau doit être formé avec des données connues pour déterminer les poids entre chaque paire de nœuds – une tâche qui implique une multiplication matricielle.

« Les opérations matricielles sur puce ont généralement été mises en œuvre à l’aide de réseaux MZI à propagation directe ou de réseaux de microrésonateurs », a ajouté Jianji Dong. « Inspirés par les FPGA en électronique, nous voulions utiliser une structure de réseau topologique MZI qui permettait à la fois la propagation d’alimentation directe et rétroactive pour les opérations matricielles. »

En synthèse

Les chercheurs ont développé une puce optique facile à utiliser qui peut se configurer elle-même pour réaliser diverses fonctions. Le calcul matriciel à valeurs réelles positives qu’ils ont réalisé donne à la puce le potentiel d’être utilisée dans des applications nécessitant des réseaux de neurones optiques. Ils ont montré que la puce peut s’auto-configurer pour effectuer un routage optique, une séparation de l’énergie lumineuse à faible perte et les calculs matriciels utilisés pour créer des réseaux de neurones.

Pour une meilleure compréhension

1. Qu’est-ce qu’une puce optique ?

Une puce optique est un type de circuit intégré qui utilise la lumière plutôt que l’électricité pour effectuer ses fonctions. Elle est utilisée dans diverses applications, notamment les réseaux de neurones optiques.

2. Qu’est-ce qu’un réseau de neurones optiques ?

Un réseau de neurones optiques est un type de réseau de neurones qui utilise la lumière pour effectuer des calculs. Il peut être utilisé pour une variété de tâches gourmandes en données, comme la classification d’images, l’interprétation de gestes et la reconnaissance vocale.

3. Comment fonctionne la nouvelle puce optique développée par les chercheurs ?

La nouvelle puce optique peut se configurer elle-même pour réaliser diverses fonctions. Elle est basée sur un réseau d’interféromètres de Mach-Zehnder qui peut être reconfiguré en ajustant les tensions des électrodes.

4. Quels sont les avantages de cette puce optique ?

La puce optique est facile à utiliser et peut s’auto-configurer pour effectuer un routage optique, une séparation de l’énergie lumineuse à faible perte et les calculs matriciels utilisés pour créer des réseaux de neurones.

5. Quelles sont les applications potentielles de cette puce optique ?

La puce optique a le potentiel d’être utilisée dans des applications nécessitant des réseaux de neurones optiques. Elle peut également être utilisée pour le routage optique dans les centres de données et pour la séparation de l’énergie lumineuse à faible perte.

Article: M. Zhao, B. Wu, J. Dong, “On-chip multifunctional self-configurable quadrilateral MZI network,” Opt. Mater. Express 13, 3138-3147 (2023). DOI: https://doi.org/10.1364/OME.499408.

[ Rédaction ]

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