Eftersom artificiell intelligens har väckt stort intresse, forskare är fokuserade på att förstå hur hjärnan åstadkommer kognition så att de kan konstruera artificiella system med generell intelligens jämförbar med människans intelligens.

Många har närmat sig denna utmaning genom att använda konventionell kiselmikroelektronik i kombination med ljus. Dock, tillverkningen av kiselchips med elektroniska och fotoniska kretselement är svårt av många fysiska och praktiska skäl relaterade till materialen som används för komponenterna.

I Bokstäver i tillämpad fysik , forskare vid National Institute of Standards and Technology föreslår ett tillvägagångssätt för storskalig artificiell intelligens som fokuserar på att integrera fotoniska komponenter med supraledande elektronik snarare än halvledande elektronik.

"Vi hävdar att genom att arbeta vid låg temperatur och använda supraledande elektroniska kretsar, enfotondetektorer, och kiselljuskällor, vi kommer att öppna en väg mot rik beräkningsfunktionalitet och skalbar tillverkning, " sa författaren Jeffrey Shainline.

Att använda ljus för kommunikation i samband med komplexa elektroniska kretsar för beräkning kan möjliggöra artificiella kognitiva system av skala och funktionalitet utöver vad som kan uppnås med antingen ljus eller elektronik enbart.

"Det som förvånade mig mest var att optoelektronisk integration kan vara mycket lättare när man arbetar vid låga temperaturer och använder supraledare än när man arbetar i rumstemperatur och använder halvledare, sa Shainline.

Supraledande fotondetektorer möjliggör detektering av en enda foton, medan halvledande fotondetektorer kräver cirka 1, 000 fotoner. Så inte bara fungerar silikonljuskällor vid 4 kelvin, men de kan också vara 1, 000 gånger mindre ljus än sina motsvarigheter i rumstemperatur och kommunicerar fortfarande effektivt.

Vissa applikationer, som chips i mobiltelefoner, kräver arbete i rumstemperatur, men den föreslagna tekniken skulle fortfarande ha bred tillämpbarhet för avancerade datorsystem.

Forskarna planerar att utforska mer komplex integration med andra supraledande elektroniska kretsar samt demonstrera alla komponenter som utgör artificiella kognitiva system, inklusive synapser och neuroner.

Visar att hårdvaran kan tillverkas på ett skalbart sätt, så att stora system kan realiseras till en rimlig kostnad, kommer också att vara viktigt. Supraledande optoelektronisk integration kan också bidra till att skapa skalbara kvantteknologier baserade på supraledande eller fotoniska qubits. Sådana kvantneurala hybridsystem kan också leda till nya sätt att dra nytta av styrkorna hos kvantentrassling med spikande neuroner.