蒙纳士大学研究最新突破——探究世界首个自校准光子芯片诞生的秘密

　　由蒙纳士大学和皇家墨尔本理工大学共同领导的研究找到了一种方法来创建更加先进的光子集成电路，使数据高速公路之间架起桥梁。该研究彻底改变了目前的光学芯片的连通性，并用薄硅晶片取代笨重的3D光学器件。

　　沄枭留学网老师介绍，这项研究成果发表在著名期刊《自然·光子学》（Nature Photonics）上，能够加速人工智能的全球发展，并提供更实际的应用，例如：

　　创造更安全的无人驾驶汽车，能够即时解读周围环境；

　　使人工智能能够更快速地诊断医疗状况；

　　让谷歌Homes、Alexa和Siri等应用的自然语言处理速度更快；

　　更小的交换机，用于重新配置承载互联网的光网络，以便更快地在需要的地方获取数据。

　　无论是打开电视还是保持卫星正常运行，光子学正在改变我们的生活方式。光子芯片可以将笨重的台式设备的处理能力转化为指甲大小的芯片。

　　蒙纳士大学电气与计算机系统工程系、现北京邮电大学的Mike Xu博士，蒙纳士大学电气与计算机系统工程系的Arthur Lowery教授，以及现就职于阿德莱德大学并在 RMIT 进行这项研究的Andy Boes博士，在澳大利亚研究委员会的一个联合发现项目下构思了这个实验。

　　Arnan Mitchell教授和Guanghui Ren博士设计了这种芯片，以便为实验演示做好准备。

　　该项目的首席研究员、蒙纳士大学ARC桂冠研究员Arthur Lowery教授说，这一突破补充了蒙纳士大学Bill Corcoran博士之前的发现，他在2020年与RMIT合作，开发了一种新的光学微梳芯片，可以通过一根光纤挤压整个NBN的三倍流量，这被认为是世界上最快的互联网速度。

　　光学微梳芯片在高速公路上建造了多条车道，现在，自校准芯片已经创建了连接所有车道的上下行匝道和桥梁，并允许更大的数据移动。

　　Lowery教授解释说：“我们已经演示了一种自校准可编程光子滤波器芯片，具有信号处理核心和用于自校准的集成参考路径，”

　　“自我校准意义重大，因为它使可调谐光子集成电路在现实世界中实现应用；应用包括根据颜色将信号切换到目的地的光通信系统、非常快速的相似性计算（相关器）、用于化学或生物分析的科学仪器，甚至是天文学。

　　这一突破已经酝酿了三年。

　　自动驾驶汽车、远程控制采矿和医疗设备等依赖互联网的新技术，未来将需要更快、更大的带宽。带宽的增加不仅仅是改善我们的互联网传输所使用的光纤，还包括提供紧凑的多种颜色、多种方向的开关，这样数据就可以同时传输到多个通道。

　　“这项研究是一项重大突破——我们的光子技术现在已经足够先进，可以将真正复杂的系统集成在一个芯片上。设备可以具有允许其所有组件作为一个整体工作的片上参考系统的想法是一项技术突破，它将使我们能够通过快速重新配置承载我们互联网的光网络来解决互联网瓶颈问题，以便在哪里获取数据它是最需要的。”Arnan Mitchell教授说。

　　光子电路能够操纵和路由信息的光通道，它们也可以提供一些计算能力，例如搜索模式。模式搜索是许多应用的基础：医疗诊断，自动驾驶汽车，互联网安全，威胁识别和搜索算法。

　　芯片快速可靠的重新编程使新的搜索任务能够快速准确地进行编程。然而，这种制造需要精确到光的微小波长（纳米）的程度，这目前是困难且极其昂贵的——自校准克服了这个问题。

　　光子芯片的可靠调谐开辟了许多其他应用，比如光学相关器，它几乎可以在瞬间发现数据流中的数据模式，比如图像——这也是该团队一直在研究的问题。

　　Andy Boes博士说：“随着我们将越来越多的台式设备集成到指甲大小的芯片上，让它们一起工作以达到它们更大时的速度和功能变得越来越困难。我们希望通过创建一个足够聪明的芯片来克服这一挑战，让它可以自我校准，因此所有组件都可以以他们需要的速度一致地运行。”