大规模光学可编程逻辑阵列数据集

尽管光学逻辑计算已有 40 多年的发展，但由于当前方法受限于低效的光学非线性和冗余的输入调制，光的高并行性尚未得到充分利用，因此光学逻辑计算仍难以支持超过四个操作数。在本文中，我们提出了一种基于平行光谱调制的大规模光学可编程逻辑阵列（programmable logic array，PLA）。通过充分利用波长资源，我们实验演示了一个具有 256 个波长通道的八输入 PLA，并进一步通过波长维与空间维的结合将其扩展为九输入 PLA。基于该 PLA，首次在光学平台上实现了多种高级逻辑功能，包括 8→256 解码器、4 位比较器、加法器与乘法器，以及状态机。我们还首次实现了二维光学元胞自动机（cellular automaton，CA），并运行康威“生命游戏”模拟复杂的演化过程（脉冲星爆炸、滑翔机枪和繁殖器）。此外，还演示了其他 CA 模型，如类复制器演化以及生成谢尔宾斯基三角形的非各向同性演化。本工作显著缓解了光学逻辑器件在可扩展性方面的挑战，并为二维元胞自动机提供了通用的光学计算平台。

搜集汇总

背景与挑战

背景概述

该数据集提出了一种基于平行光谱调制的大规模光学可编程逻辑阵列（PLA），通过波长与空间维度复用，实验实现了八输入和九输入PLA，并首次在光学平台上演示了多种高级逻辑功能及二维元胞自动机，如康威“生命游戏”演化。这项工作显著缓解了光学逻辑器件的可扩展性挑战，为复杂计算提供了通用光学平台。