【產(chǎn)通社，3月5日訊】上海理工大學(xué)（University of Shanghai for Science and Technology, USST）官網(wǎng)消息，顧敏院士、方心遠(yuǎn)研究員課題組近日在光學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《光：科學(xué)與應(yīng)用》（Light: Science & Applications）上發(fā)表題為“用于高精度模式特征編碼的軌道角動量介導(dǎo)機(jī)器學(xué)習(xí)”（Orbital angular momentum-mediated machine learning for high-accuracy mode-feature encoding）的研究成果，光子芯片研究院方心遠(yuǎn)研究員、博士生胡曉楠、李保莉博士為共同第一作者，顧敏院士和方心遠(yuǎn)為通訊作者，上海理工大學(xué)為第一單位。

作為一類典型的結(jié)構(gòu)光場，軌道角動量（即Orbital angular momentum，英文縮寫OAM）光束具有螺旋相位及“甜甜圈”形狀的光強(qiáng)分布。由于其理論上具有正交無窮物理狀態(tài)，軌道角動量可以用作信息載體，提升光通訊、全息、光存儲、顯示、圖像處理、量子信息等領(lǐng)域的信息容量及安全性。在此過程中，雖然已經(jīng)發(fā)展了多種全光的軌道角動量解碼方法，但是目前逐像素的軌道角動量編碼技術(shù)使得信息處理過程中仍會產(chǎn)生巨大的延遲。

因此，課題組致力于構(gòu)建衍射型的光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將輸入信息展開為軌道角動量譜，利用光學(xué)衍射過程實現(xiàn)軌道角動量譜卷積及模式選擇，基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法學(xué)習(xí)輸入信息軌道角動量特征并實現(xiàn)高精度編碼。結(jié)合軌道角動量解碼器，該方案被應(yīng)用于全光編碼軌道角動量光通訊、端到端可切換圖像顯示、全光降維異常檢測等任務(wù)，為全光軌道角動量智能信息處理提供了研究思路。

該研究利用全光機(jī)器學(xué)習(xí)將數(shù)據(jù)特征轉(zhuǎn)化為軌道角動量狀態(tài)的通用機(jī)制，可以實現(xiàn)任意信息在軌道角動量維度上的自由轉(zhuǎn)換。光學(xué)機(jī)器通過學(xué)習(xí)智能軌道角動量編碼這一“新課程”，打開了以光速對特定數(shù)據(jù)庫和圖像進(jìn)行軌道角動量編碼的新大門，同時也打破了軌道角動量域中光學(xué)降維的瓶頸。該技術(shù)有望開拓光學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)在高容量、高安全經(jīng)典及量子光學(xué)中的應(yīng)用方向。
 
查詢進(jìn)一步信息，請訪問官方網(wǎng)站http://www.usst.edu.cn/2024/0226/c929a57075/page.htm、https://doi.org/10.1038/s41377-024-01386-5，以及https://www.nature.com/articles/s41377-024-01386-5。（Robin Zhang，產(chǎn)通數(shù)造）    （完）