前瞻技術脈動：光子與量子技術（202414）

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2024年12月18日

圖、前瞻技術脈動：光子與量子技術（202414）

研究調查基於晶片的色散補償以成就更高速的光纖網路
為了減少光纖網路傳輸中因色散效應帶來的影響，可設計與CMOS技術相容的氮化矽晶片，並通過單一光柵裝置或重疊光柵裝置實現光纖色散補償。

新加坡科技設計大學(SUTD)的研究團隊開發了可與CMOS整合的氮化矽晶片，用於光纖網路的色散補償。該晶片利用單一光柵裝置或重疊光柵裝置，調節光纖的色散，並支援熱光調變，以提高光纖網路的傳輸效能。這項技術具有低能耗的特點，非常適合應用於數據中心的通訊收發模組，具有商業化的潛力。該研究的成果對於改善光纖通訊技術，提升網路傳輸效率，並推動雲端、人工智慧等應用的發展具有重要意義，相關研究成果已發表於《Advanced Photonics Research》期刊中。
參考資料：Study investigates chip-based dispersion compensation for faster fiber internet. TechXplore. 2023/06/29.

對光傳播進行編程創建高效的神經網路
訓練包含大量參數的模型需要極大的儲存空間和運算能力，並且耗能極高。為了降低能耗，可以採用光纖技術來建置低耗能的光學神經網路，提供更高效的運算解決方案。

瑞士聯邦理工學院的研究人員在光學領域取得了重要突破，將光傳播的特性應用於神經網路，以超短脈衝在多模光纖內的精確控制(波前整形)，使得以微瓦級的平均光功率執行非線性光計算，實現了與傳統數位系統相當的性能，但使用的可編程參數數量僅為傳統數位系統的1%。這種光學實現方式降低了機器學習模型的記憶需求和能源消耗，激盪出更為高效的人工智慧硬體解決方案，相關研究已發表在《Advanced Photonics》上。
參考資料：Programming light propagation creates highly efficient neural networks. TechXplore. 2024/01/25.

快如光速：新型晶片讓我們重新想像人工智慧處理
反向設計的矽光子超結構為電磁波類比計算提供了一個高效的平臺，但由於計算的複雜性及典型反向設計程式的限制，要將其擴展以處理大量數據通道仍面臨挑戰。為了解決這些問題，可以開發一種創新的晶片，利用光波而非電力來進行人工智慧計算，從而顯著提升電腦的處理速度並大幅降低能耗。

由University of Pennsylvania研究團隊發表於《Nature Photonics》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種創新晶片，利用光波而非電力進行人工智慧計算。這種矽光子(SiPh)晶片結合了對材料進行奈米尺度操控以使用光進行數學計算的先進研究，以及使用矽這種廉價且豐富的元素來大量生產電腦晶片的SiPh平臺，有望顯著加快電腦處理速度並降低能耗。該晶片的設計聚焦於矩陣相乘上，為神經網路開發中的核心數學運算。除了提高速度和能效外，該晶片還透過免除在電腦的工作記憶體中存儲敏感資訊的需求，提供了隱私優勢。(936字；圖1)
參考資料：At the Speed of Light: Unveiling the Chip That' s Reimagining AI Processing. SciTechDaily. 2024/02/16.

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