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光和超导体共同推动人工智能

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盖瑟斯堡,马里兰州,2021年4月22日——在美国国家标准与技术研究所(NIST),研究人员提出了一种大规模的方法人工智能这侧重于将光子元件与超导电子器件集成,而不是半导体电子器件。该工作具有促进基于硅的AI芯片的功能和规模和光电方程的潜力。

为了解决带有电子和光子电路的硅芯片制造的问题,研究人员考虑了在这一过程中使用的材料类型。

“我们争辩说,通过在低温下运行,使用超导电子电路,单光子探测器和硅光源,我们将开辟丰富的计算功能和可扩展制造的路径,”NIST研究人员和作者Jeffrey Shainline说。
具有多个大模块的大型神经系统,每个大模块含有一百到数千个晶片,通过光子通信和超导检测器和电子设备的效率实现。未示出是光纤白物质,其将通过在该示例性分层平铺中通过八角形的空隙。由NIST的Jeffrey Michael Shainline提供。
一个具有多个大模块的大型神经系统,每个模块包含数百到数千块晶片,由光子通信和超导探测器和电子器件的效率实现。在这个分层瓷砖的例子中,光纤白质将通过八角形之间的空隙编织而成。由NIST的Jeffrey Michael Shainline提供。

与用于计算的复杂电子电路相结合使用光的使用可以使人为的规模和功能能够独自使用光或电子器件可以实现的。

“最让我惊讶的是,光电集成在低温下工作和使用可能会容易得多超导体Shainline说。

基于超导体的光子探测器能够检测单个光子。那些基于半导体的系统需要大约1000个光子才能获得一个读数。然而,使用超导体而不是半导体需要非常低的温度,接近4 K。

在这个温度下,硅光源在发布的纸张中注明了sh ain线,可用。这表明在超导结构域中可能不存在主要障碍光电非常大规模集成。随着计算变得更加分布,通信成为瓶颈。Shainline的论文说,初级挑战说,难以实现硅的光源,这是坚固,高效和经济的。

在4 k下操作使得能够使用单光子探测器和硅光源,这两者都提高了效率和经济的可扩展性。

研究人员将探索与其他超导电子电路日益复杂的集成。他们还计划展示人工认知系统的所有组成部分,包括突触和神经元。

以合理的成本进行大规模生产以实现大型系统的能力也是重要的一步;超导光电子集成也可以帮助创造基于超导或光子量子位的可扩展量子技术。国际买球的网站这种量子-神经混合系统可能还会带来利用脉冲神经元的量子纠缠强度的新方法。

这项研究发表在应用物理快报(www.doi.org/10.1063/5.0040567)。

Photonics.com
4月2021年
术语表
人工智能
一台机器执行某些复杂功能的能力通常与人类智能相关,例如判断,模式识别,理解,学习,规划和解决问题。
超导体
一种金属、合金或化合物,在温度低于称为Tc的某一过渡温度时失去其电阻。高温超导体发生在130 K附近,而低温超导体的Tc在4到18 K范围内。
研究与技术 传感器和探测器 光纤与通信 光源 神经网络 brain-on-a-chip 人工智能 超导芯片 超导电路 超导电路 超导 超导体 超导体 半导体 国家标准与技术研究所 NIST Jeffrey Shainline. 应用物理快报

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Laurin出版,Photonics Media
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