浙大团队推出192维光子计算架构，同时利用波长/模式/偏振三种维度 | NSR

光子矩阵-矢量乘法是光子神经网络的核心里程碑，但其并行度长期受限于单一光学维度。近日，浙江大学戴道锌教授、谢意维副教授团队，提出并实现了首个同时利用波长、模式、偏振三种光学维度的光子计算架构，并行通道数高达192个。相关成果将收录于《国家科学评论》（National Science Review, NSR）“光电融合”专题。

研究团队通过巧妙设计椭圆微环谐振器阵列和偏振-模式复用器，在单个芯片上集成了32个波长通道、3个空间模式和双偏振态，实现了192维度的并行计算。这一设计使得卷积核大小可动态重构，最大支持13×13的大尺寸卷积核，突破了传统光子卷积芯片通常受限于3×3或5×5的小核架构。

实验表明，该芯片在处理图像时展现出独特的多尺度特征提取能力：3×3小核擅长捕捉局部纹理细节，7×7大核则能有效抑制条纹噪声等结构化干扰。在EMNIST数据集上的去噪实验也验证了这一优势：针对高斯噪声，3×3核取得最佳效果（PSNR 20.20 dB）；而面对条纹噪声，7×7核表现最优（PSNR 16.67 dB）。

该芯片在40 Gbaud调制速率下的实验吞吐量可达到15.36 TOPS，且可通过提升调制速度和扩展光学维度进一步提高。这一成果为高精度计算机视觉、生物医学成像和边缘计算等场景提供了全新的大规模光子计算解决方案，也标志着我国在多维光子计算领域迈出了重要一步。

文章信息

192-dimensional wavelength-/mode-/polarization-multiplexed photonic architecture for highly-parallel optical computing Open Access

Qingrui Yao, Yuxin Sun, Weike Zhao, Yiwei Xie*, Yingying Peng, Huan Li, Pan Wang, Xiangxing Bai, Yaocheng Shi, Daoxin Dai*

National Science Review, nwag350,https://doi.org/10.1093/nsr/nwag350