摘要：研究人员已经开发了一种新型的光学内存，称为可编程光子闩锁，可快速可扩展，从而在光学处理系统中可以临时数据存储，并为使用硅光子学提供了高速解决方案，以用于挥发记忆。...

研究人员开发了一种新型的光学内存，称为可编程光子闩锁，快速可扩展。该基本记忆单元可在光学处理系统中启用临时数据存储，从而为使用硅光子学提供高速解决方案。

新的集成光子闩锁以设置锁存闩锁为模型，该集合闩锁是电子设备中用于存储单个位的基本存储设备，通过基于输入（1）和重置（0）状态之间的单个位来存储单个位。

该研究的作者Farshid Ashtiani Fromnokia Bell Labs说：“尽管在过去的几十年中，光学通信和计算取得了重大进展，但数据存储主要是使用电子记忆实施的。” “拥有可以与光学处理系统一起使用的快速光学内存以及在通信或传感中使用的其他光学系统，将使它们在能量和吞吐量方面更有效。”

在Optica Publishing Group杂志中光学快递，研究人员描述了一个概念验证实验，其中使用可编程硅光子平台证明了光子闩锁。诸如光学集和重置，互补输出，可扩展性和与波长的互补多路复用（WDM）之类的功能使这种方法有望更快，更有效，更有效的光学处理系统。

Ashtiani说：“诸如ChatGpt之类的大型语言模型取决于大量简单的数学操作，例如乘法和加法，在学习和生成答案上进行了迭代性。” “我们的内存技术可以以高速存储和检索此类系统的数据，从而实现了更快的操作。虽然商用光学计算机仍然是一个遥远的目标，但我们的高速光学记忆技术是迈向这一未来的一步。”

推进集成的光学内存

光学技术从长途数据传输和数据中心连接到诸如光学互连和计算之类的新兴技术方面都在推进通信系统方面发挥了重要作用。但是，由于数据存储的可扩展性，紧凑性和成本效益，主要是电子的。这给光学处理系统带来了挑战，因为将光学数据传输到电子记忆并返回 - 增加了能耗并引入延迟。

尽管在光学记忆领域进行了广泛的研究，但大多数实施依赖于笨重，昂贵和能源密集型的设置或通常在市售的硅光子过程中不提供的专业材料，从而导致成本较高和较低的收益率。

为了克服这些挑战，研究人员使用硅光子微环形调制器基于光学通用逻辑门创建了一个集成的可编程光子闩锁。这些设备可以在市售的硅光子芯片制造过程中实现。他们结合了两个光通用逻辑门，以创建一个可以容纳光学数据的光学闩锁。

创建可扩展和快速的内存

Ashtiani说，新系统的一个关键优势是其可扩展性。他说：“由于每个内存单元都有一个独立的输入光源，因此可以使多个内存单元独立工作，而不会通过光学损失传播相互影响。” “内存单元也可以与现有的硅光子系统共同设计，并可靠地建造，产量很高。”

另一个优点是光子内存单元的波长选择性，它允许其与WDM无缝工作。这是因为该单元的微环调制器旨在在特定的波长下操作，从而在单个内存单元中启用多位数据存储。此外，它可以实现以数十秒钟的速度测量的快速内存响应时间，超过了高级数字系统的时钟速度并支持高速光学数据存储。

为了在制作专用芯片之前证明这种光学内存的方法，研究人员使用可编程的光子平台通过实验和现实模拟实现通用逻辑门和光学闩锁。

研究人员在不同的输入方案下测试了大门。即使存在随机变化，门也可靠地产生了所需的输出。同样，闩锁还执行了所有功能 - 设置，重置，保持 - 在有输入功率变化的情况下准确地执行。

接下来，研究人员希望追求多个研究方向，以使新的记忆单元更加实用。这包括将技术扩展到大量的内存单元和制造专用的光子内存芯片。结合WDM的兼容性，这将使更高的片上光子记忆密度。他们还想开发一种使用单个制造过程来整合光子内存电路和控制它所需的电子设备的方法。