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Programmable network of time-multiplexed nonlinear resonators in nanophotonic lithium niobate

Descrizione del progetto

Aprire la strada ai processori fotonici scalabili

Con l’aumento del fabbisogno energetico derivante dall’apprendimento automatico, la necessità di soluzioni di calcolo diventa sempre più evidente. I circuiti fotonici integrati rappresentano una soluzione promettente, in quanto consentono di svolgere calcoli a bassissima latenza, e al contempo offrono una larghezza di banda elevata e un consumo energetico ridotto. Tuttavia, manca ancora la tecnologia per rendere le soluzioni completamente ottiche abbastanza scalabili da superare le prestazioni degli attuali sistemi elettronici. Grazie al sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto PRONTIL svilupperà e dimostrerà un’innovativa rete programmabile di risonatori non lineari a multiplexing temporale in niobato di litio nanofotonico. Questa macchina di Ising integrata interamente ottica verrà usata per risolvere problemi chiave di ottimizzazione e servirà da base per la costruzione di un reticolo sintetico che supporti stati topologici della luce.

Obiettivo

The growing power demands of machine learning call for new computing paradigms. Photonic integrated circuits are promising high bandwidths, reduced energy consumption, and ultra-low latency computing. Yet, scalable all-optical solutions that outperform electronic systems are still outstanding. Simultaneously, topological photonics has emerged as a versatile platform for simulating complex physical processes from condensed matter physics, such as quantum Hall effects, Floquet dynamics, and Weyl points. However, realizing high-dimensional topological lattices remains challenging due to the inherent limitations of conventional spatial architectures. The aim of this project is to demonstrate a PROgrammable Network of TIme-multiplexed nonlinear resonators in nanophotonic Lithium niobate (PRONTIL) based on two integrated cavities coupled via electro-optic modulators with pulsed operation for time-multiplexing. We will harness this system as an Ising machine to solve combinatorial optimization problems challenging for conventional computers. Ultimately, we aim to use the all-to-all coupling to build a synthetic lattice supporting topological states of light. The demonstration of the first all-optical integrated Ising machine provides a crucial step towards scalable photonic processors. By leveraging synthetic dimensions and topological photonics, the research will deepen our understanding of robust light-matter interactions and enable new architectures for fault-tolerant optical information processing. The outcomes will contribute to both fundamental science and applied technology, fostering innovation in photonic computing while strengthening the connection between optics and condensed matter physics. The scientific excellence of PRONTIL, along with the experience gained during the PF, will greatly improve my chances of obtaining an ERC Starting Grant, or secure a tenure-track position to establish my own research group.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-GF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - Global Fellowships

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Coordinatore

EIDGENOESSISCHE TECHNISCHE HOCHSCHULE ZUERICH
Contributo netto dell'UE
€ 446 228,88
Indirizzo
Raemistrasse 101
8092 Zuerich
Svizzera
Regione
Schweiz/Suisse/Svizzera Zürich Zürich
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)