В вузе предложили ускорить нейросети микролазерами

Нейросети требуют все больше вычислительной мощности, а электрические схемы близки к пределу. Ученые впервые напрямую сравнили, как микродисковые лазеры работают от света и от тока. Результат оказался неожиданным и открывает путь к фотонным чипам нового поколения.

Фотонные чипы ускорят нейросети и дата-центры

Источник: Freepik

Ученые Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники Высшей школы экономики — Санкт-Петербург и Лазерного института Академии наук Шаньдунь (Китай) разработали методику, которая напрямую сопоставила скорость микродисковых лазеров при оптической и электрической накачке.

Развитие искусственного интеллекта обостряет проблему доступности вычислительных мощностей. Чем сложнее задачи и чем больше данных, тем выше требования к производительности. Ученые работают над компактными фотонными интегральными схемами. Они в разы быстрее и устойчивее к помехам, чем электрические аналоги.

Исследователи сравнили, как микродисковые лазеры генерируют сверхкороткие световые импульсы при оптическом и при электрическом питании. Раньше такое сравнение не проводили, потому что для каждого типа накачки использовали разные методы измерений.

Физики сравнили, как микродисковые лазеры генерируют световые импульсы при оптическом и при электрическом питании

Источник: Sciencedaily

«С опорой на принципы ап-конверсии мы измерили интенсивность излучения объекта и детализировали сверхбыстрые процессы с точностью до 0,2 пикосекунды — это 0,2 триллионных доли секунды. При помощи преобразования Фурье нам удалось перевести временные сигналы лазера в частотные и сравнить их на одной шкале», — рассказал ведущий научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники Алексей Надточий.

Ученые проанализировали динамику лазера в разных режимах. Это показало, насколько быстро устройство меняет интенсивность излучения в зависимости от мощности накачки и величины модулирующих импульсов. Максимальная скорость достигла 4,15 ГГц. До исследования определить верхнее значение для такого микролазера было невозможно. Новые данные помогут модернизировать конструкцию.

Эксперимент показал, что разницы в быстродействии между оптической и электрической накачкой практически нет. Тем не менее, сама возможность сопоставить скорость позволяет по-новому взглянуть на физические процессы. Полученные данные ускорят разработку фотонных чипов нового поколения и будут особенно актуальны для систем искусственного интеллекта и дата-центров, которым важна каждая доля секунды.

Алексей Надточий

ведущий научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники

Результаты работы опубликованы в Journal of Lightwave Technology.

Ранее Наука Mail писала о том, что в России изучили устойчивость микролазеров к высокой температуре.