Photonic-Mediated Neuromorphic Computing Enabled by a Copper Oxide Microcrystal Optoelectronic Synapse

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作者
Semyon V. Bachinin,Maria Timofeeva,Alexandra Gavrilova,Svyatoslav A. Povarov,Vladimir Shirobokov,Alena N. Kulakova,Valentin A. Milichko
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acsami.5c06829
摘要

The concept of photonic neuromorphic computing offers fast, energy-efficient, and autonomous data processing yet faces challenges in the design of an active material, enabling the desired performance. Here, we demonstrate a copper oxide microcrystal optical synapse, demonstrating efficient, fast, and highly enhanced photonic neuromorphic computing. By optically pumping a single microcrystal with 2.3 eV photons, we observe a history-dependent response of photoexcited electrons (spike), controlled by the pumping repetition rate. This neuromorphic behavior exhibits a 1 ms spike response time, a 102 on/off ratio, exceptional endurance over 13,400 cycles, and allows achieving 95% accuracy in handwritten digit recognition in three training epochs. The reported optical synapse surpasses most existing designs, paving the way for efficient and long-lasting photonic neuromorphic data processing.
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