集成光子芯片在光通信、計(jì)算、光檢測和測距、傳感和成像方面具有巨大潛力，可提供出色的數(shù)據(jù)吞吐量和低功耗。一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)單片片上光子系統(tǒng)，將光源、處理器和光電探測器集成在一個(gè)芯片上。然而，由于材料工程、芯片集成技術(shù)和設(shè)計(jì)方法的限制，這仍然具有挑戰(zhàn)性。鈣鈦礦具有簡單的制造、對晶格失配的耐受性、靈活的帶隙可調(diào)性和低成本，使其有望與硅光子進(jìn)行異質(zhì)集成。鑒于此，2025年1月2日北京大學(xué)朱瑞&胡小永&浙江大學(xué)狄大衛(wèi)&香港科技大學(xué)陳子亭于Nature Photonics刊發(fā)異質(zhì)集成鈣鈦礦/氮化硅片上光子系統(tǒng)的研究成果，提出并通過實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了基于鈣鈦礦/氮化硅光子平臺的近紅外單片片上光子系統(tǒng)，開發(fā)了納米異質(zhì)集成技術(shù)來集成高效發(fā)光二極管、高性能處理器和靈敏光電探測器。光子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于執(zhí)行光子模擬和計(jì)算機(jī)視覺任務(wù)。該網(wǎng)絡(luò)可以有效預(yù)測二維無序Su-Schrieffer-Heeger模型中的拓?fù)洳蛔兞?，并以平?7%的保真度模擬非線性拓?fù)淠Ｐ?。此外，使用擴(kuò)展架構(gòu)在邊緣檢測中實(shí)現(xiàn)了超過85%的測試準(zhǔn)確率，在CIFAR-10數(shù)據(jù)集上實(shí)現(xiàn)了56%的測試準(zhǔn)確率。這項(xiàng)工作解決了在芯片上集成各種納米光子元件的挑戰(zhàn)，為芯片集成的多功能光子信息處理提供了一種有前途的解決方案。