中国科学院 输入层的每个区域都被分配了特定的逻辑运算符或输入逻辑状态，并且它具有两种不同的透光率状态
也就是说，简单地通过设置每个区域的透射状态，输入层可以对特定光学逻辑操作的输入平面波进行空间编码
由亚表面组成的隐藏层被设计成解码编码的输入光并产生输出光逻辑状态
换句话说，亚表面将编码光定向散射到输出层指定的两个小区域之一:由、小林、林、、、、、张和 在过去的十年中，光学逻辑运算引起了人们的极大兴趣，因为它们可以支持许多应用，特别是那些涉及高吞吐量和动态数据处理的应用，例如安全无线通信和自动驾驶
然而，报道的光学逻辑门严重依赖于输入光/泵浦光的精确控制，包括相位、偏振和振幅
由于这些精确控制的复杂性和困难性，这两种输出状态可能遭受固有的不稳定性和低对比度的强度
此外，如果考虑到用于这些控制的额外庞大的设备，光学逻辑门的小型化变得困难
因此，在紧凑的光子系统中摆脱这些复杂的控制并实现完整的逻辑功能是可取的，尽管具有挑战性
在《光科学与应用》杂志发表的一篇新论文中，来自中国浙江大学量子信息跨学科中心的科学家和同事们介绍了一种简单而通用的设计策略，即衍射神经网络，通过简单地使用平面波作为输入信号，在同一紧凑系统中实现所有七种基本的光学逻辑运算
衍射神经网络由复合惠更斯亚曲面实现，它可以部分模拟人工神经网络的功能
经过训练后，复合元曲面可以将输入的编码光定向散射或聚焦到两个指定的小区域/点之一，其中一个表示逻辑状态“1”，另一个表示逻辑状态“0”
作为概念演示，三个基本逻辑门，即
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“非”、“或”和“与”在微波波长下使用双层高效电介质亚表面进行了实验验证
与以前的作品相比，这种设计策略有两个明显的优点
首先，这里光学逻辑运算的实现摆脱了对输入光特征的复杂而精确的控制；因此，这样的方案与以前的作品完全不同
此外，输入层的设计非常通用和强大，可以灵活地修改为其他用户喜欢的和可编程的形式
第二，如果输入层的透射状态是简单可调的，所提出的策略可以在单个光网络中实现完整的逻辑功能
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如果光学掩模由空间光调制器构成，则是电可调的
因此，所揭示的通用设计策略具有促进用于任意逻辑操作的单个小型化可编程光子处理器的潜力
科学家们认为，全功能光学逻辑门为纳米光电路和元结构所承诺的进一步小型化、高计算密度和超快计算元件迈出了一大步
除此之外，所提出的方法还将带来广泛的应用，例如监视系统中的实时对象识别，以及显微镜成像中生物组织内部的智能波形整形
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