La coherencia parcial mejora la computación fotónica paralela

Área de la Ciencia:

• La fotónica
• Computación óptica
• Hardware de inteligencia artificial

Sus antecedentes:

• El control de coherencia óptica es crucial para aplicaciones como la comunicación y la detección.
• Los actuales aceleradores fotónicos integrados se basan en fuentes de luz altamente coherentes para un rendimiento óptimo.
• La opinión predominante es que una mayor coherencia de la fuente de luz mejora la funcionalidad del sistema.

Objetivo del estudio:

• Introducir un sistema de procesamiento convolucional fotónico que utilice luz parcialmente coherente.
• Desafiar la necesidad de una alta coherencia en aceleradores fotónicos.
• Para permitir núcleos tensores fotónicos de mayor tamaño y computación de alto rendimiento.

Principales métodos:

• Desarrolló un sistema de procesamiento convolucional fotónico que aprovecha la luz parcialmente coherente.
• Implementó el sistema en dos plataformas fotónicas: memorias fotónicas de material de cambio de fase y fotónica de silicio con moduladores de electroabsorción (EAM).
• Evaluación del rendimiento del sistema en la clasificación de la marcha de la enfermedad de Parkinson y el reconocimiento de dígitos manuscritos MNIST.

Principales resultados:

• Se logró una alta precisión en la clasificación de los pasos de los pacientes con enfermedad de Parkinson (92,2%) y los dígitos MNIST (92,4%) utilizando luz parcialmente coherente.
• Se han demostrado operaciones de convolución paralela y altas velocidades de procesamiento (0,108 TOPS).
• Demostró una utilización optimizada del ancho de banda a través de una coherencia reducida.

Conclusiones:

• La luz parcialmente coherente puede aumentar el paralelismo de computación en sistemas fotónicos sin una pérdida significativa de precisión.
• Este enfoque desafía la dependencia tradicional de la alta coherencia en los aceleradores fotónicos.
• Permite el uso de fuentes de luz menos complejas, reduciendo los requisitos del sistema para la computación fotónica de alto rendimiento.