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2023-09-02 19:07 |
北京大學(xué)實現(xiàn)大規(guī)模并行片上光混沌隨機數(shù)信號生成
日前，北京大學(xué)電子學(xué)院王興軍教授、常林研究員、舒浩文研究員聯(lián)合團隊在Nature Communications雜志在線發(fā)表文章“Harnessing microcomb-based parallel chaos for random number generation and optical decision making”。文章驗證了基于混沌微腔光梳的大規(guī)模并行混沌信號產(chǎn)生方案，解決傳統(tǒng)混沌系統(tǒng)缺乏高速并行混沌源的瓶頸問題，首次與硅基光電子功能芯片結(jié)合，聯(lián)合實現(xiàn)了片上超大容量的并行真隨機數(shù)產(chǎn)生，并在光學(xué)決策應(yīng)用場景進(jìn)行演示驗證，有望為下一代集成光電子信息系統(tǒng)提供基于并行混沌的全新信息處理工具箱。該技術(shù)的實現(xiàn)對于高速安全通信的跨越式發(fā)展具有關(guān)鍵意義。 C>VZf,JE1
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混沌特性描述了非線性動力學(xué)系統(tǒng)對初值的敏感性，是非線性學(xué)科中的重要基礎(chǔ)科學(xué)問題，同時，混沌系統(tǒng)在現(xiàn)代信息領(lǐng)域有著諸多重要應(yīng)用，如在通信領(lǐng)域，通過在收發(fā)雙端搭建同步混沌系統(tǒng)，可以利用混沌系統(tǒng)輸出的混沌信號生成密鑰或掩碼，實現(xiàn)保密通信；在計算等領(lǐng)域，利用混沌系統(tǒng)的初值敏感特性，可將混沌信號作為熵源提取隨機數(shù)，用于蒙特卡洛仿真、強化學(xué)習(xí)等計算任務(wù)；混沌信號在傳感等領(lǐng)域也有著重要應(yīng)用價值，如基于混沌激光可實現(xiàn)超分辨成像技術(shù)、多入多出（MIMO）雷達(dá)、隨機調(diào)制（RMCW）激光雷達(dá)等。目前人們已經(jīng)可以采用電學(xué)或光學(xué)方案產(chǎn)生高質(zhì)量的混沌信號，但其分別在速率和并行度上受到系統(tǒng)架構(gòu)限制，難以滿足未來系統(tǒng)的高吞吐量需求。 ID+k` nP
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高速并行化是信息系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，基于光混沌的混沌系統(tǒng)能夠利用光學(xué)系統(tǒng)超大的帶寬，實現(xiàn)高速混沌信號產(chǎn)生，但傳統(tǒng)方案的光混沌難以實現(xiàn)低成本的并行混沌信號產(chǎn)生�；煦缂す馄魇悄壳白顬閺V泛使用的光混沌信號產(chǎn)生方案，但并行混沌激光輸出在每一路信號發(fā)射端均需使用至少一個激光器，且激發(fā)混沌狀態(tài)需要構(gòu)建反饋回路，器件與部署成本限制了混沌激光器的并行化空間�；诳臻g光學(xué)的混沌系統(tǒng)可以利用空分復(fù)用技術(shù)產(chǎn)生多路混沌信號輸出，但整體系統(tǒng)需要使用大體積的空間光學(xué)元件，難以集成，無法依托集成平臺實現(xiàn)低成本、大批量的并行混沌信號產(chǎn)生。因此，基于混沌的應(yīng)用系統(tǒng)亟需可實現(xiàn)大規(guī)模集成的并行化混沌信號產(chǎn)生系統(tǒng)。 A6.'1OD
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