科学家利用人工智能算法设计了三种光子微芯片组件，比传统版本小多达500倍。研究人员称结果“超越人类直觉”。
光子芯片使用光子而非电子来传输和处理数据，能以更高速度承载更多数据，并以更少热量浪费能量，适用于光纤网络、数据中心、人工智能系统、激光雷达和量子计算。
这些芯片不使用金属导线，而是用微米宽的通道（称为波导）引导光。它们还需要波长分束器、空间模式分选器和反射镜，在人类头发宽度几分之一的范围内分离和引导光模式。
反向工作寻找设计
由马克斯·普朗克光科学研究所与哈佛大学领导的团队告诉算法他们希望组件对光做什么，并设定制造限制，如纳米结构可弯曲的程度。算法随后反向工作，测试和优化设计，直到找到符合目标的结构。
第一作者Toby Bi说：“逆向设计让我们定义希望光做什么，优化找到实现它的结构，通常是人类不会画出的结构。”他补充说，同一框架在一个芯片上处理了三种不同任务：按波长路由光、按空间模式分选光，以及充当形成光学腔的紧凑反射镜。
更小部件 芯片更多空间
反射镜长约11微米，反射高达98.5%的入射光，同时阻挡不需要的模式。光在一对反射镜之间反弹超过100次才逃逸。波长分束器大约一个细菌大小，约5微米宽，模式分选器稍大。
组件由约400至800纳米厚的氮化硅制成，而标准硅为150至400纳米，这减少了光损耗并更紧密地限制波长。研究结果5月28日发表在《自然·通讯》上。
团队尚未将这些部件组合成完整的集成光路。这是迈向充分利用这些设计所允许的更高组件密度的全功能光子芯片的下一步。
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