Harnessing microcomb-based parallel chaos for random number generation and optical decision making

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作者
Bitao Shen,Haowen Shu,Weiqiang Xie,Ruixuan Chen,Zhi Liu,Zhangfeng Ge,Xuguang Zhang,Yimeng Wang,Yunhao Zhang,Buwen Cheng,Shaohua Yu,Lin Chang,Xingjun Wang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1): 4590-4590 被引量:113
标识
DOI:10.1038/s41467-023-40152-w
摘要

Optical chaos is vital for various applications such as private communication, encryption, anti-interference sensing, and reinforcement learning. Chaotic microcombs have emerged as promising sources for generating massive optical chaos. However, their inter-channel correlation behavior remains elusive, limiting their potential for on-chip parallel chaotic systems with high throughput. In this study, we present massively parallel chaos based on chaotic microcombs and high-nonlinearity AlGaAsOI platforms. We demonstrate the feasibility of generating parallel chaotic signals with inter-channel correlation <0.04 and a high random number generation rate of 3.84 Tbps. We further show the application of our approach by demonstrating a 15-channel integrated random bit generator with a 20 Gbps channel rate using silicon photonic chips. Additionally, we achieved a scalable decision-making accelerator for up to 256-armed bandit problems. Our work opens new possibilities for chaos-based information processing systems using integrated photonics, and potentially can revolutionize the current architecture of communication, sensing and computations.
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