Optische Permutationsoperationen unter Nutzung diffraktiver optischer Netzwerke (Bild: ucla.edu)

Ingenieure der University of California, Los Angeles (UCLA) unter der Leitung von Aydogan Ozcan haben einen bedeutenden Fortschritt in der optischen Computertechnologie vorgestellt, der die Datenverarbeitung und Verschlüsselung verbessern soll. Details sind in "Laser & Photonics Reviews" nachzulesen.

Konkret handelt es sich um ein rekonfigurierbares diffraktives optisches Netzwerk, das in der Lage ist, hochdimensionale Permutationsoperationen durchzuführen. Dies stellt einen bedeutenden Fortschritt für Telekommunikations- und Datensicherheitsanwendungen dar, verdeutlicht Ozcan.

Mittels rein optischer diffraktiver Rechenmethoden lassen sich Operationen in multiplexierter Weise durchführen, was die Effizienz und Skalierbarkeit erheblich verbessert, heisst es. Das Design umfasst ein rekonfigurierbares multiplexiertes Material, das mittels Deep-Learning-Algorithmen strukturiert wurde.

Jede diffraktive Schicht im Netzwerk, so die Wissenschaftler, kann in vier Ausrichtungen rotieren: null, 90, 180 und 270 Grad. Dies ermögliche es einem K-Schicht-rotierbaren diffraktiven Material, bis zu 4K unabhängige Permutationsoperationen durchzuführen, was es hochgradig vielseitig mache.

Die Forscher haben 256 zufällig ausgewählte Permutationsmatrizen unter Verwendung von vier rotierbaren diffraktiven Schichten getestet. Die experimentelle Validierung, die mit Terahertzstrahlung und 3D-gedruckten diffraktiven Schichten durchgeführt wurde, stimmte eng mit den numerischen Ergebnissen überein.