Massively scalable wavelength diverse integrated photonic linear neuron

巨量平行 光子学 计算机科学 可扩展性 神经形态工程学 硅光子学 计算机体系结构 电子工程 人工神经网络 材料科学 光电子学 并行计算 人工智能 工程类 数据库
作者
Matthew van Niekerk,Anthony Rizzo,Hector Rubio,Gerald Leake,Daniel J. Coleman,Christopher C. Tison,Michael L. Fanto,Keren Bergman,Stefan F. Preble
出处
期刊:Neuromorphic computing and engineering [IOP Publishing]
卷期号:2 (3): 034012-034012 被引量:4
标识
DOI:10.1088/2634-4386/ac8ecc
摘要

Abstract As computing resource demands continue to escalate in the face of big data, cloud-connectivity and the internet of things, it has become imperative to develop new low-power, scalable architectures. Neuromorphic photonics, or photonic neural networks, have become a feasible solution for the physical implementation of efficient algorithms directly on-chip. This application is primarily due to the linear nature of light and the scalability of silicon photonics, specifically leveraging the wide-scale complementary metal-oxide-semiconductor manufacturing infrastructure used to fabricate microelectronics chips. Current neuromorphic photonic implementations stem from two paradigms: wavelength coherent and incoherent. Here, we introduce a novel architecture that supports coherent and incoherent operation to increase the capability and capacity of photonic neural networks with a dramatic reduction in footprint compared to previous demonstrations. As a proof-of-principle, we experimentally demonstrate simple addition and subtraction operations on a foundry-fabricated silicon photonic chip. Additionally, we experimentally validate an on-chip network to predict the logical 2 bit gates AND, OR, and XOR to accuracies of 96.8%, 99%, and 98.5%, respectively. This architecture is compatible with highly wavelength parallel sources, enabling massively scalable photonic neural networks.

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