Programmable Photonic Extreme Learning Machines
本文提出并实验演示了一种基于六边形波导网格的可编程光子极限学习机，可在芯片上直接编程输入特征、随机隐藏层和非线性，并结合进化算法与波分复用提升精度，成功完成多个复杂分类任务。
2024-07-03 cs.ET physics.optics
A fully-programmable integrated photonic processor for both domain-specific and general-purpose computing
本文提出一种全可编程集成光子处理器，通过自主光电计算平台实现端到端控制，既能高效求解子集和与精确覆盖等NP完全问题，又能完成高精度点积、图像边缘检测和97%准确率的MNIST分类，显著提升光学计算的通用性与实用性。
2025-08-19 cs.ET physics.optics
Towards the Information-Theoretic Limit of Programmable Photonics
针对可编程光子电路移相器需$2π$调谐范围限制可扩展性的问题，研究推导了多端口干涉仪相移效率的信息论极限，提出3-MZI架构逼近该极限，实现大幅相移降低，并验证其在低相移约束下的光学神经网络训练精度无损。
2024-08-19 cs.ET physics.optics
Automatic Synthesis of Light Processing Functions for Programmable Photonics: Theory and Realization
线性光处理功能（例如，路由、分离、滤波）是需要配置以在可编程光子集成电路（PPIC）上实现的关键功能。在再循环波导网格（包括环回）中，这通常手动完成。以前的一些结果描述了探索自动执行此任务，但其效率或适用性仍然有限。在本文中，我们提出了一种有效的方法，可以自动实现配置的许多光处理功能的正方形网格PPIC。其核心是一个自动微分子程序建立在散射矩阵的分析表达式，使梯度下降优化功能电路合成。类似于最先进的综合技术，我们的方法可以实现各种光处理功能的配置，并在同一个PPIC上同时实现多个功能。然而，我们不需要在空间上将函数分离到网格的不同子域中，并且所得到的最优结果可以使用网格的同一部分具有多个函数。此外，与基于非梯度或数值微分的方法相比，我们提出的方法在计算成本上实现了3倍的时间减少。
2023-02-10 cs.ET physics.optics
Software-defined optical networking applications enabled by programmable integrated photonics
针对数据中心网络增长需求，本研究基于可编程集成光子处理器，结合图论实现多种软件定义光网络应用，在串扰和重配置速度上表现优异，为高性能光子器件发展奠定基础。
2024-03-04 cs.ET cs.NI physics.optics
Auto-calibrating Universal Programmable Photonic Circuits: Hardware Error-Correction and Defect Resilience
该研究验证了基于相移层与DFrFT交错的通用光子电路架构，在中间操作扰动、每层最多1个故障移相器的情况下仍保持通用性与缺陷韧性，可实现制造后自动校准以补偿相位元件误差缺陷。
2023-08-17 cs.ET physics.optics quant-ph
Thermal Crosstalk Modelling and Compensation Methods for Programmable Photonic Integrated Circuits
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；iPronics Programmable Photonics S.L.（iPronics可编程光子学有限公司）
针对热串扰影响可编程光子集成电路精确编程的问题，研究人员提出三种融合不同物理直觉的热串扰预测模型，实现低建模误差，并验证了模型的补偿效果与泛化能力。
2024-03-19 cs.ET cs.LG physics.optics
M3ICRO: Machine Learning-Enabled Compact Photonic Tensor Core based on PRogrammable Multi-Operand Multimode Interference
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）
针对光子张量核尺寸大、计算密度低的问题，提出基于可编程多操作数多模干涉器件的超紧凑PTC M3ICRO，利用机器学习预测器件行为，结合块展开方法，实现更小面积、更高速度和计算密度，并保持接近数字精度。
2023-12-28 cs.ET cs.LG physics.optics
Realization of a programmable multi-purpose photonic quantum memory with over-thousand qubit manipulations
本文实现了一种可编程多用途光子量子存储器，可同时存储72个光学量子比特并支持超千次随机访问读写，演示了量子队列、栈、缓冲器及纠缠光子对同步重排，为大规模全功能量子网络提供关键构建模块。
2024-04-30 cs.ET physics.optics quant-ph
Length-Matching Routing for Programmable Photonic Circuits Using Best-First Strategy
Ghent University（根特大学）
本文提出基于最佳优先策略的长度匹配路由方法，通过改进的启发式估计器和剪枝技术，实现精确长度路径搜索，提升光子集成电路的性能与效率。
2025-09-27 cs.AR cs.ET
Provable Routing Analysis of Programmable Photonics
本文从理论角度分析可编程光子集成电路的光路由问题，证明方形网格PPIC上路径长度的可实现性条件，并给出多路径路由的解析表达式与上界，所有结论均经数学证明。
2023-06-22 cs.ET physics.app-ph
Programming universal unitary transformations on a general-purpose silicon photonics platform
本文首次在六边形拓扑的通用可编程硅光子电路上实现了通用幺正变换编程，通过构建等效马赫-曾德尔干涉仪结构并编程三角形和矩形矩阵乘法架构，对3x3和4x4随机幺正矩阵实验获得超过98%的保真度和5比特以上精度，为光学计算与信号处理应用铺平道路。
2024-07-03 cs.ET physics.app-ph physics.optics
Fully Programmable Spatial Photonic Ising Machine by Focal Plane Division
提出基于焦平面分割的完全可编程空间光子伊辛机，通过将伊辛问题分解为Mattis哈密顿量并利用相机传感器多区域光强同时计算能量，实验验证了32自旋模型的高成功率求解，突破了部分可编程性限制。
2024-10-14 cond-mat.dis-nn cs.ET physics.app-ph
Large-scale full-programmable quantum walk and its applications
在光子学中，量子计算的优势已经在玻色子采样的任务上得到了证明。其次，开发量子增强方法解决实际问题成为光子系统的首要任务之一。量子行走是开发新的和有用的量子算法的强大内核。在这里，我们实现了大规模的量子行走使用完全可编程的光子量子计算系统。该系统集成了一个硅量子光子芯片，能够在多达400个顶点的图形上模拟量子行走动力学，并对量子行走参数具有完全的可编程性，包括粒子属性，初始状态，图形结构和演化时间。在400维希尔伯特空间中，整个片上电路演化后随机纠缠量子态的平均保真度高达94.29 $\pm$ 1.28 $\%$。与该系统，我们证明了指数更快的命中和二次更快的混合性能的量子行走在经典的随机行走，实现了两个数量级以上的增强实验命中效率和几乎一半的减少实验进化时间的混合。我们利用该系统实现了一系列量子应用，包括测量无标度网络的中心性，搜索Erdös-Rényi网络上的目标，区分非同构图对，以及模拟高阶拓扑绝缘体的拓扑相位。我们的工作为量子光子学在不久的将来解决实际应用提供了一条可行的途径。
2022-08-28 cs.ET physics.optics quant-ph
Energy-Efficient Photonic Memory Based on Electrically Programmable Embedded III-V/Si Memristors: Switches and Filters
通过将多层HfO2/Al2O3忆阻器嵌入III-V/Si光子学，首次实现了具有最大电场驱动相移和零功耗的非易失性光子存储器、开关与可重构滤波器。
2023-07-01 cs.ET physics.app-ph physics.optics
Scalable and self-correcting photonic computation using balanced photonic binary tree cascades
干涉数百种模式的可编程单一光子网络正在成为节能传感、机器学习、密码学和线性光学量子计算应用中的关键技术。在这项工作中，我们建立了一个理论框架，以量化的容错性和可扩展性在一个更一般的类“二叉树级联”可编程光子网络，接受高达数万个离散的输入模式$N$。为了证明这种可扩展性的要求，我们得出的容错性和配置时间，规模与$\log_2 N$平衡树与$N$在不平衡树，尽管相同数量的组件。具体来说，我们使用二阶微扰理论来计算平衡和不平衡网络的每个波导中的相位灵敏度，并且我们计算给定随机输入向量的灵敏度的统计。我们还评估这样的网络后，他们自我纠正，或自我配置，由于制造误差和环境漂移的电路中的错误。我们的研究结果对于将光子电路扩展到更大的电路尺寸具有重要意义;这种扩展对于主成分分析和快速傅立叶变换等应用特别重要，这些应用是机器学习和信号处理的重要算法。
2022-10-30 cs.ET eess.SP physics.optics
Towards Programmable Network Dynamics: A Chemistry-Inspired Abstraction for Hardware Design
University of Basel（巴塞尔大学）；University of Pisa（比萨大学）
本文提出在FPGA上直接实现化学算法，实现网络动态的可编程控制，提升性能并支持实时运行的可配置性。
2016-01-20 cs.ET cs.SY eess.SY
CHAMP: Coherent Hardware-Aware Magnitude Pruning of Integrated Photonic Neural Networks
Duke University（杜克大学）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）
提出了一种新的相干光子神经网络的硬件感知幅度修剪技术。所提出的技术可以修剪99.45%的网络参数，减少98.23%的静态功耗，而精度损失可以忽略不计。
2021-12-11 cs.ET cs.LG
