清華光電融合芯片算力是GPU的3000多倍？媒體搞出的大新聞(5)

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2024-12-02 14:18:14 風(fēng)云之聲

透射是不改變相位的。我們看樣品光束和參考光束經(jīng)過(guò)的反射，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在右邊屏幕發(fā)生干涉時(shí)，兩束光的相位改變次數(shù)是一樣的（全反射鏡也算一次，各改變了兩次），相位相同，相長(zhǎng)干涉。而在上邊屏幕發(fā)生干涉時(shí)，樣品光束的相位改變多一次（樣品光束兩次，參考光束一次），兩者反相了，相消干涉。

那MZI是怎么用到光計(jì)算里面的？馬赫與曾德?tīng)柺翘岢鰧?shí)驗(yàn)構(gòu)想，具體的干涉實(shí)現(xiàn)多種多樣，只要是光束經(jīng)過(guò)分光器，經(jīng)不同路徑又發(fā)生干涉，就符合大意，通稱為MZI。光的加法很簡(jiǎn)單，就是兩束光通過(guò)波導(dǎo)管傳輸，在波導(dǎo)管相遇的地方，信號(hào)被方向耦合器加在一起。而光的乘法就是MZI的干涉效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)然器件比原始的馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x要小得多了，有很多改進(jìn)。

單個(gè)經(jīng)典的MZI：兩個(gè)分光器BS，兩個(gè)反射鏡M，三個(gè)移相器

如圖，一個(gè)經(jīng)典的MZI和原始的馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x大致類似，兩個(gè)分光器就等于半鍍鏡，兩個(gè)反射鏡也一樣。但是，多了三個(gè)移相器，入射的光也變成兩個(gè)了，E1和E2兩束光都是一半透射一半90度角反射，透射的和另一束光反射的正好同方向。E1和E2就代表一個(gè)2 × 1的矩陣E = [E1, E2]，這個(gè)矩陣經(jīng)過(guò)MZI乘以2 × 2的矩陣U，就變成另一個(gè)2 × 1的矩陣E’ = [E’1,E’2]，公式是E’ = E * U。移相器的三個(gè)角度值α/β/θ，代表相乘的2 × 2的矩陣U，U的數(shù)值是可變的（也就是可編程的），但必須是酉矩陣（unitary matrix，也叫幺正矩陣），所以矩陣的4個(gè)值用3個(gè)參數(shù)可代表。酉矩陣的定義是，它和另外一個(gè)矩陣乘，能得出對(duì)角線全是1的單位矩陣，具有一定的對(duì)稱性。具體的數(shù)學(xué)公式很復(fù)雜，但大致原理并不難明白。光線在MZI里根據(jù)相位干涉，兩條光路相當(dāng)于兩個(gè)并行的數(shù)值計(jì)算。這個(gè)MZI就代表了2 × 2的矩陣U。

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