ফোটোনিক মেটাস্ট্রাকচার ভেক্টর-ম্যাট্রিক্স গুণন করে - পদার্থবিজ্ঞানের বিশ্ব

একটি নতুন সিলিকন ফোটোনিক্স প্ল্যাটফর্ম যা গাণিতিক ক্রিয়াকলাপগুলি আগের ডিজাইনের তুলনায় অনেক বেশি দক্ষতার সাথে করতে পারে নাদের এনগেটা এবং পেনসিলভানিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের সহকর্মীরা। ইউএস-ভিত্তিক দলটি আশা করে যে এর সিস্টেমটি অপটিক্যাল কম্পিউটিংয়ে অগ্রগতি ত্বরান্বিত করবে।

অ্যানালগ অপটিক্যাল কম্পিউটারগুলি প্রচলিত ডিজিটাল কম্পিউটারের তুলনায় নির্দিষ্ট গণনাগুলি আরও দক্ষতার সাথে করতে পারে। তারা আলোক সংকেতগুলিতে তথ্য এনকোডিং করে এবং তারপরে তথ্য প্রক্রিয়াকারী অপটিক্যাল উপাদানগুলির মাধ্যমে সংকেত প্রেরণ করে কাজ করে। অ্যাপ্লিকেশনের মধ্যে রয়েছে অপটিক্যাল ইমেজিং, সিগন্যাল প্রসেসিং এবং সমীকরণ সমাধান।

এই উপাদানগুলির মধ্যে কিছু ফটোনিক মেটাম্যাটেরিয়ালগুলি থেকে তৈরি করা যেতে পারে, যেগুলি আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তুলনায় সমান বা ছোট আকারের কাঠামোর অ্যারে ধারণ করে। এই কাঠামোর আকার এবং বিতরণ সাবধানে নিয়ন্ত্রণ করে, বিভিন্ন তথ্য-প্রক্রিয়াকরণ উপাদান তৈরি করা যেতে পারে।

প্রথম অ্যানালগ অপটিক্যাল কম্পিউটার তৈরি করতে ব্যবহৃত বিশাল লেন্স এবং ফিল্টারগুলির বিপরীতে, ফোটোনিক মেটাম্যাটেরিয়ালের উপর ভিত্তি করে ডিভাইসগুলি ছোট এবং কমপ্যাক্ট সার্কিটে একীভূত করা সহজ।

গাণিতিক অপারেশন

গত এক দশকে, এনগেটার দল এই জাতীয় উপাদানগুলির বিকাশে বেশ কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ অবদান রেখেছে। 2014 সালে শুরু করে, তারা দেখিয়েছিল যে আলোর সংকেতগুলিতে গাণিতিক ক্রিয়াকলাপ সম্পাদন করতে ফটোনিক মেটাম্যাটেরিয়াল ব্যবহার করা যেতে পারে।

তারা তখন থেকে এই গবেষণার প্রসার ঘটিয়েছে। "2019 সালে, আমরা মেটামেটেরিয়ালের ধারণা চালু করেছি যা সমীকরণগুলি সমাধান করতে পারে," এনগেটা বলেছেন। "তারপর 2021 সালে, আমরা এই ধারণাটিকে এমন কাঠামোতে প্রসারিত করেছি যা একই সময়ে একাধিক সমীকরণ সমাধান করতে পারে।" 2023 সালে, দলটি আল্ট্রাথিন অপটিক্যাল মেটাগ্রেটিং তৈরির জন্য একটি নতুন পদ্ধতি তৈরি করেছে।

এনগেটা এবং সহকর্মীরা এখন ভেক্টর-ম্যাট্রিক্স গুণনের উপর তাদের দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে, যা কিছু কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা সিস্টেমে ব্যবহৃত কৃত্রিম নিউরাল নেটওয়ার্কগুলির জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ অপারেশন। দলটি ভেক্টর-ম্যাট্রিক্স গুণন করতে সক্ষম প্রথম ফোটোনিক ন্যানোস্ট্রাকচার তৈরি করেছে। উপাদানটি একটি সিলিকন ফোটোনিক্স (SiPh) প্ল্যাটফর্ম ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছিল যা একটি সিলিকন সাবস্ট্রেটে অপটিক্যাল উপাদানগুলিকে একীভূত করে।

বিপরীত নকশা

গবেষকরা একটি বিপরীত নকশা পদ্ধতিও ব্যবহার করেছেন। একটি পরিচিত ন্যানোস্ট্রাকচার নেওয়া এবং এটির সঠিক অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য আছে কিনা তা নির্ধারণ করার পরিবর্তে, বিপরীত নকশাটি পছন্দসই অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলির একটি সেট দিয়ে শুরু হয়। তারপরে, একটি ফোটোনিক কাঠামো সেই বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য বিপরীত-ইঞ্জিনিয়ার করা হয়। এই পদ্ধতিটি ব্যবহার করে, দলটি একটি অত্যন্ত কমপ্যাক্ট উপাদান ডিজাইন করেছে যা আলোর সাথে ভেক্টর-ম্যাট্রিক্স গুণন করার জন্য উপযুক্ত।

"SiPh প্ল্যাটফর্মের সাথে বিপরীত নকশা পদ্ধতির সংমিশ্রণ করে, আমরা 10-30 nm এর মধ্যে একটি সিলিকন বেধ সহ 150-220 মাইক্রনের আকারের সাথে কাঠামো ডিজাইন করতে পারি," এনগেটা ব্যাখ্যা করে৷

দলটি বলে যে তার নতুন ফোটোনিক প্ল্যাটফর্মটি বিদ্যমান প্রযুক্তির তুলনায় অনেক বেশি দক্ষতার সাথে ভেক্টর-ম্যাট্রিক্স গুণন করতে পারে। এনগেটা আরও উল্লেখ করেছে যে প্ল্যাটফর্মটি বিদ্যমান সিস্টেমগুলির তুলনায় আরও নিরাপদ। “যেহেতু এই ভেক্টর-ম্যাট্রিক্স গুণন গণনাটি অপটিক্যালি এবং একই সাথে সম্পন্ন করা হয়, তাই মধ্যবর্তী পর্যায়ের তথ্য সংরক্ষণ করার প্রয়োজন নেই। অতএব, ফলাফল এবং প্রক্রিয়াগুলি হ্যাকিংয়ের জন্য কম ঝুঁকিপূর্ণ।"

দলটি অনুমান করে যে কীভাবে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা প্রয়োগ করা হয় তার জন্য তাদের পদ্ধতির গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব থাকবে।

গবেষণায় বর্ণনা করা হয়েছে প্রকৃতি ফোটোনিক্স.

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/photonic-metastructure-does-vector-matrix-multiplication/