[发明专利]光子计算系统

说明书

本发明涉及光子计算领域，其提供了一种光子计算系统，包括:光子计算单元，被配置为接收第一多个光信号，所述第一多个光信号对应表示第一组多个数值；所述光子计算单元包括多个权重模块，所述多个权重模块对应表示多个预设数值，每一个所述权重模块对应一个预设数值；其中，每一个所述权重模块包括：光输入部，所述光输入部被配置为接收所述第一多个光信号中的1个光信号，以及至少一个定向耦合器，其中的每一个定向耦合器被设计为实现预设的分光比，和/或至少一个MMI，其中的每一个MMI被设计为实现预设的分光比，以使得所述权重模块对应一个所述预设数值，从而实现乘法运算。

技术领域

本发明涉及光子计算领域，更为具体而言，涉及一种光子计算系统。

背景技术

在人工智能、科学计算等领域，某些算法需要进行大量矩阵运算，这对处理器芯片的算力提出了很高的要求，已有基于图形处理单元(GPU)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)等开发出的专用于进行矩阵运算的处理器，上述芯片在物理实现上主要基于CMOS晶体管组成的集成电路。

目前，已有提出用光子计算进行上述计算。

发明内容

本发明一实施例提供了一种光子计算系统，包括：光子计算单元，被配置为接收第一多个光信号，所述第一多个光信号对应表示第一组多个数值；所述光子计算单元包括多个权重模块，所述多个权重模块对应表示多个预设数值，每一个所述权重模块对应一个预设数值；其中，每一个所述权重模块包括：光输入部，所述光输入部被配置为接收所述第一多个光信号中的1个光信号，以及至少一个定向耦合器，其中的每一个定向耦合器被设计为实现预设的分光比，和/或至少一个MMI，其中的每一个MMI被设计为实现预设的分光比，以使得每一个所述权重模块对应一个所述预设数值，并能够用于执行所述光输入部输入的1个光信号对应的1个数值与1个权重模块对应的1个预设数值的乘法运算。

在一些实施方式中，根据所述权重模块对应的所述预设数值，所述至少一个定向耦合器和/或所述至少一个MMI在制造阶段被配置，使其具有与权重模块预设数值相关联的分光比。

在一些实施方式中，所述系统还包括：光编码单元，所述光编码单元被配置为根据所述第一组多个数值，编码产生所述第一多个光信号。

在一些实施方式中，所述系统还包括多个复制模块，被配置为对多个初始光信号中的至少一个光信号进行复制，以产生所述第一多个光信号或者第一多个光信号中的某些光信号，其中，所述多个初始光信号对应承载所述第一组多个数值。

在一些实施方式中，还包括光编码单元，所述光编码单元被配置为根据所述第一组多个数值，编码产生所述多个初始光信号。

在一些实施方式中，所述权重模块还包括：至少一个光电转换元件，分别与所述定向耦合器、所述MMI的至少一个输出部对应连接，并将所述定向耦合器、所述MMI对应的输出部的输出光实现光电转换，以电流信号输出；以及至少一个输出部，对应连接至所述至少一个光电转换元件，输出对应的所述电流信号。

在一些实施方式中，所述光子计算单元包括一个或多个求和模块，并且对于两个或更多个权重模块的输出，相应的一个求和模块被配置以产生电信号，所述电信号表示两个或更多个权重模块对应的乘法运算结果的总和。

在一些实施方式中，其中所述一个或多个求和模块包括具有以下部件的至少一个求和模块：两个或更多个输入导体，所述两个或更多个输入导体的每一个被配置以输入电流的形式承载电信号，所述输入电流的幅度表示权重模块输出部的相应结果，以及至少一个输出导体，所述输出导体被配置以承载表示输出电流形式的相应结果的总和的电信号，所述输出电流与所述输入电流的总和成比例。

在一些实施方式中，每一个所述权重模块包括一个或多个光信号输出部，所述一个或多个光信号输出部用于输出所述定向耦合器和/或所述MMI的至少一个输出部的输出光。