論文の概要: On-chip wave chaos for photonic extreme learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.19878v1
- Date: Wed, 27 Aug 2025 13:37:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-28 19:07:41.645716
- Title: On-chip wave chaos for photonic extreme learning
- Title（参考訳）: フォトニック極端学習のためのオンチップ波カオス
- Authors: Matthew R. Wilson, Jack A. Smith, Michael J. Strain, Xavier Porte,
- Abstract要約: 統合フォトニクスはコンパクトで並列で超高速な情報処理プラットフォームを提供する。
球場微小キャビティにおける波動カオス干渉に基づくチップスケールフォトニックELMを実験的に実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The increase in demand for scalable and energy efficient artificial neural networks has put the focus on novel hardware solutions. Integrated photonics offers a compact, parallel and ultra-fast information processing platform, specially suited for extreme learning machine (ELM) architectures. Here we experimentally demonstrate a chip-scale photonic ELM based on wave chaos interference in a stadium microcavity. By encoding the input information in the wavelength of an external single-frequency tunable laser source, we leverage the high sensitivity to wavelength of injection in such photonic resonators. We fabricate the microcavity with direct laser writing of SU-8 polymer on glass. A scattering wall surrounding the stadium operates as readout layer, collecting the light associated with the cavity's leaky modes. We report uncorrelated and aperiodic behavior in the speckles of the scattering barrier from a high resolution scan of the input wavelength. Finally, we characterize the system's performance at classification in four qualitatively different benchmark tasks. As we can control the number of output nodes of our ELM by measuring different parts of the scattering barrier, we demonstrate the capability to optimize our photonic ELM's readout size to the performance required for each task.
- Abstract（参考訳）: スケーラブルでエネルギー効率の良い人工知能の需要の増加は、新しいハードウェアソリューションに重点を置いている。
統合フォトニクスは、コンパクトで並列で超高速な情報処理プラットフォームを提供する。
そこで我々は,スタジアム微小キャビティにおける波動カオス干渉に基づくチップスケールフォトニックELMを実験的に実証した。
入力情報を外部の単一周波数波長可変レーザー源の波長に符号化することにより、このようなフォトニック共振器における高感度の注入波長を利用する。
ガラス上へのSU-8ポリマーの直接レーザ書き込みによる微小キャビティの作製を行った。
スタジアムを取り囲む散乱壁は読み出し層として機能し、空洞の漏れモードに関連する光を収集する。
入力波長の高分解能走査から散乱障壁のスペックルの非相関性および周期的挙動を報告する。
最後に、4つの定性的に異なるベンチマークタスクにおいて、分類時のシステム性能を特徴付ける。
散乱障壁の異なる部分を測定することで、ELMの出力ノード数を制御できるので、光性ELMの読み出しサイズを各タスクに必要な性能に最適化できることを実証する。
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