[發明專利]用于人工神經網絡的光子張量加速器

在審

• 申請號: 201980091572.6
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN113518986A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 桂芳·李;肖恩·龐;賀·溫
• 申請（專利權）人: 中佛羅里達大學研究基金會
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G06N3/067;H04J14/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 王宏偉;陳小鈺

1.一種用于矢量乘法的光子單元，包括：

第一光多路復用器，其接收代表第一矢量的第一光信號，其中，第一矢量中的每個元素在光的第一自由度(DOF)/維度上被編碼，并且在一個乘法周期中是非時間的，以產生第一多路復用光信號；

第二光多路復用器，其接收與第一光信號相干的第二光信號，第二光信號表示第二矢量，其中第二矢量中的每個元素，以與映射為第一矢量相同的光映射的元素-正交自由度(DOF)/維度被編碼，以產生第二多路復用光信號；以及

光束組合器，其接收來自第一光多路復用器的第一多路復用光信號和來自第二光多路復用器的第二多路復用光信號，以便將第一多路復用光信號和第二多路復用光信號組合，以在第一光信號和第二光信號之間產生干涉，該干涉包含第一矢量和第二矢量在總干涉強度中的相乘結果。

2.根據權利要求1所述的光子單元，其中，用于對其進行編碼的光的第一自由度(DOF)/維度是波長、空間模式、偏振、正交和波矢量的分量中的至少一個。

3.根據權利要求1所述的光子單元，其中用于編碼的光的第一自由度(DOF)/維度是由光的兩個或更多個自由度(DOF)/維度的組合組成的超維度。

4.根據權利要求2所述的光子單元，其中所述空間模式是以下中的至少一個：

厄米-高斯模式，

拉蓋爾-高斯模式，或

形成空間正交基的離散空間樣本。

5.根據權利要求2所述的光子單元，其中所述干涉的信號進入一非線性光學元件。

6.根據權利要求2所述的光子單元，其中，所述總干涉強度被轉換為電信號。

7.根據權利要求6所述的光子單元，其中所述電信號進入一非線性電子元件。

8.一種具有M×1矢量乘法的N×M矩陣的光子單元，包括：

第一光多路復用器，其接收至少第一光信號，該第一光信號表示具有M個元素的至少一個M×1矢量，其中M×1矢量中的每個元素在光的第一正交自由度(DOF)/維度上被編碼，并且在一個乘法周期中是非時間的，以產生第一多路復用光信號，并且其中M是大于或等于1的正整數；

光學復制器，其用于將表示M×1矢量的所述至少第一光信號復制為在光的第二正交自由度(DOF)/維度上的N個附加光信號中的N個副本，其中N是大于或等于1的正整數；

N個光多路復用器，在光的第二正交自由度(DOF)/維度中，其與光學復制器相同，每個光多路復用器接收M個附加光信號，其中M個附加光信號中的每一個與第一光信號相干，N個附加光信號中的每一個表示M×N矩陣的一獨立行，其中，M×N矩陣的行中的每個元素，以與映射為表示M×1矢量的第一光信號相同的光映射的元素-正交自由度(DOF)/維度被編碼，以產生N個附加多路復用光信號；以及

至少一個光束組合器，其接收來自第一光多路復用器的第一多路復用光信號和來自N個光多路復用器的N個附加多路復用光信號的N個副本，以便將其組合，以在第一光信號和N個附加光信號中的每一個之間產生N次干涉，N次干涉包含M×N矩陣和M×1矢量在N個總干涉強度中的相乘結果。

9.根據權利要求8所述的光子單元，其中，用于編碼或復制的光的第一和第二正交自由度(DOF)/維度中的至少一個是波長、空間模式、偏振、正交和波矢量的分量中的至少一個。

10.根據權利要求8所述的光子單元，其中用于編碼或復制的光的第一和第二正交自由度(DOF)/維度中的至少一個是由兩個或更多個光的自由度(DOF)/維度的組合組成的超維度。

11.根據權利要求8所述的光子單元，其中用于編碼或復制的光的第一和第二正交自由度(DOF)/維度是光的維度或超維度的非重疊子集。