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公開番号2025019742
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-07
出願番号2023123530
出願日2023-07-28
発明の名称制御装置、制御方法、及びプログラム
出願人国立研究開発法人産業技術総合研究所,国立大学法人東北大学
代理人個人,個人,個人
主分類G02F 3/00 20060101AFI20250131BHJP(光学)
要約【課題】光回路の製造及び利用等に要するコストを低減することができる制御装置を提供する。
【解決手段】Nを8以上の整数として、N行N列の行列状に配置されたN×N個のマッハツェンダー干渉計を含む光スイッチ回路を、2以上のユニタリ行列演算回路として動作させることが可能な制御部を備える、制御装置。
【選択図】図18
特許請求の範囲【請求項1】
Nを8以上の整数として、N行N列の行列状に配置されたN×N個のマッハツェンダー干渉計を含む光スイッチ回路を、2以上のユニタリ行列演算回路として動作させることが可能な制御部を備える、
制御装置。
続きを表示(約 3,600 文字)【請求項2】
前記2以上のユニタリ行列演算回路には、第1ユニタリ行列演算回路と、前記第1ユニタリ行列演算回路と異なる第2ユニタリ行列演算回路とが含まれており、
前記N×N個のマッハツェンダー干渉計には、前記第1ユニタリ行列演算回路として動作する複数の第1マッハツェンダー干渉計と、前記第2ユニタリ行列演算回路として動作する複数の第2マッハツェンダー干渉計とが含まれており、
前記制御装置は、前記複数の第1マッハツェンダー干渉計それぞれの動作方法を示す情報を含む第1情報と、前記複数の第2マッハツェンダー干渉計それぞれの動作方法を示す情報を含む第2情報とを記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記第1情報に基づいて、前記複数の第1マッハツェンダー干渉計を前記第1ユニタリ行列演算回路として動作させ、前記記憶部に記憶された前記第2情報に基づいて、前記複数の第2マッハツェンダー干渉計を前記第2ユニタリ行列演算回路として動作させる、
請求項1に記載の制御装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記複数の第1マッハツェンダー干渉計のうちの一部を位相変調器として動作させ、前記複数の第2マッハツェンダー干渉計のうちの一部を位相変調器として動作させる、
請求項2に記載の制御装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計によって構成される行列において、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計のうち前記第1マッハツェンダー干渉計以外のマッハツェンダー干渉計である第3マッハツェンダー干渉計と前記第1マッハツェンダー干渉計とが交互に位置する複数の第1行が前記行列に含まれ、前記複数の第1行が前記行列の列方向に連続して並び、前記列方向において連続して並ぶ前記複数の第1行に含まれるいずれの列においても前記第3マッハツェンダー干渉計と前記第1マッハツェンダー干渉計とが交互に位置するように、前記複数の第1マッハツェンダー干渉計を前記第1ユニタリ行列演算回路として動作させ、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計のうち前記第2マッハツェンダー干渉計以外のマッハツェンダー干渉計である第4マッハツェンダー干渉計と前記第2マッハツェンダー干渉計とが交互に位置する複数の第2行が前記行列に含まれ、前記複数の第2行が前記列方向に連続して並び、前記列方向において連続して並ぶ前記複数の第2行に含まれるいずれの列においても前記第4マッハツェンダー干渉計と前記第2マッハツェンダー干渉計とが交互に位置するように、前記複数の第2マッハツェンダー干渉計を前記第2ユニタリ行列演算回路として動作させる、
請求項2に記載の制御装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計によって構成される行列において、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計のうち前記第1マッハツェンダー干渉計以外のマッハツェンダー干渉計である第3マッハツェンダー干渉計と前記第1マッハツェンダー干渉計とが交互に位置する複数の第1行と、前記第1マッハツェンダー干渉計がN個並ぶ1つの第3行とが前記行列に含まれ、前記複数の第1行が前記行列の列方向に連続して並び、前記列方向において連続して並ぶ前記複数の第1行に含まれるいずれの列においても前記第3マッハツェンダー干渉計と前記第1マッハツェンダー干渉計とが交互に位置し、前記複数の第1行のうち前記列方向における両端に位置する2つの第1行のいずれかと前記1つの第3行とが隣り合うように、前記複数の第1マッハツェンダー干渉計を前記第1ユニタリ行列演算回路として動作させ、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計のうち前記第2マッハツェンダー干渉計以外のマッハツェンダー干渉計である第4マッハツェンダー干渉計と前記第2マッハツェンダー干渉計とが交互に位置する複数の第2行と、前記第2マッハツェンダー干渉計がN個並ぶ1つの第4行とが前記行列に含まれ、前記複数の第2行が前記列方向に連続して並び、前記列方向において連続して並ぶ前記複数の第2行に含まれるいずれの列においても前記第4マッハツェンダー干渉計と前記第2マッハツェンダー干渉計とが交互に位置し、前記複数の第2行のうち前記列方向における両端に位置する2つの第2行のいずれかと前記1つの第4行とが隣り合うように、前記複数の第2マッハツェンダー干渉計を前記第2ユニタリ行列演算回路として動作させる、
請求項2に記載の制御装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計によって構成される行列において、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計のうち前記第1マッハツェンダー干渉計以外のマッハツェンダー干渉計である第3マッハツェンダー干渉計と前記第1マッハツェンダー干渉計とが交互に位置する複数の第1行と、前記第1マッハツェンダー干渉計がN個並ぶ複数の第3行とが前記行列に含まれ、前記複数の第1行が前記行列の列方向に連続して並び、前記複数の第3行が前記列方向に連続して並び、前記列方向において連続して並ぶ前記複数の第1行に含まれるいずれの列においても前記第3マッハツェンダー干渉計と前記第1マッハツェンダー干渉計とが交互に位置し、前記複数の第1行のうち前記列方向における両端に位置する2つの第1行のいずれかと前記複数の第3行とが隣り合うように、前記複数の第1マッハツェンダー干渉計を前記第1ユニタリ行列演算回路として動作させ、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計のうち前記第2マッハツェンダー干渉計以外のマッハツェンダー干渉計である第4マッハツェンダー干渉計と前記第2マッハツェンダー干渉計とが交互に位置する複数の第2行と、前記第2マッハツェンダー干渉計がN個並ぶ複数の第4行とが前記行列に含まれ、前記複数の第2行が前記列方向に連続して並び、前記複数の第4行が前記列方向に連続して並び、前記列方向において連続して並ぶ前記複数の第2行に含まれるいずれの列においても前記第4マッハツェンダー干渉計と前記第2マッハツェンダー干渉計とが交互に位置し、前記複数の第2行のうち前記列方向における両端に位置する2つの第2行のいずれかと前記複数の第4行とが隣り合うように、前記複数の第2マッハツェンダー干渉計を前記第2ユニタリ行列演算回路として動作させる、
請求項2に記載の制御装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計によって構成される行列において、前記第1マッハツェンダー干渉計がN個並ぶ複数の第3行が前記行列に含まれ、前記複数の第3行が前記行列の列方向に連続して並ぶように、前記複数の第1マッハツェンダー干渉計を前記第1ユニタリ行列演算回路として動作させ、前記第2マッハツェンダー干渉計がN個並ぶ複数の第4行が前記行列に含まれ、前記複数の第4行が前記列方向に連続して並ぶように、前記複数の第2マッハツェンダー干渉計を前記第2ユニタリ行列演算回路として動作させる、
請求項2に記載の制御装置。
【請求項8】
前記N×N個のマッハツェンダー干渉計に含まれる複数の前記第3マッハツェンダー干渉計のうちの少なくとも一部は、前記第2マッハツェンダー干渉計であり、
前記N×N個のマッハツェンダー干渉計に含まれる複数の前記第4マッハツェンダー干渉計のうちの少なくとも一部は、前記第1マッハツェンダー干渉計である、
請求項4から6のうちいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項9】
前記制御部は、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計のうち、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計により構成される行列が有する第1部分行列に含まれる複数のマッハツェンダー干渉計の一部を前記複数の第1マッハツェンダー干渉計とし、前記複数の第1マッハツェンダー干渉計を前記第1ユニタリ行列演算回路として動作させ、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計のうち、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計により構成される行列が有する第2部分行列に含まれる複数のマッハツェンダー干渉計の一部を前記複数の第2マッハツェンダー干渉計とし、前記複数の第2マッハツェンダー干渉計を前記第2ユニタリ行列演算回路として動作させ、
前記第1部分行列と前記第2部分行列とは、重なっていない、
請求項2に記載の制御装置。
【請求項10】
Nを8以上の整数として、N行N列の行列状に配置されたN×N個のマッハツェンダー干渉計を含む光スイッチ回路を、2以上のユニタリ行列演算回路として動作させる、
制御方法。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、制御装置、制御方法、及びプログラムに関する。
続きを表示(約 1,600 文字)【背景技術】
【0002】
近年、光信号を用いた処理を行う光回路についての研究、開発が行われている。
【0003】
これに関し、光通信、光インターコネクト等に必要となる光信号のスイッチングを、光電変換を行わずに光信号のまま効率よく行う光スイッチ回路が知られている(非特許文献1、2参照)。
【0004】
また、深層学習等に必要となるユニタリ行列演算を、光信号を用いて効率よく行うユニタリ行列演算回路として、Clements型光回路、Bell型光回路が知られている(非特許文献3、4参照)。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
Keijiro Suzuki, et al., "Ultra-compact 8 × 8 strictly-non-blocking Si-wire PILOSS switch," OPTICS EXPRESS, Vol. 22, Issue 4, 24 February 2014, pp. 3887-3894.
Ken Tanizawa, et al., "Ultra-compact 32 × 32 strictly-non-blocking Si-wire optical switch with fan-out LGA interposer," OPTICS EXPRESS, Vol. 23, Issue 13, 29 June 2015, pp. 17599-17606.
William R. Clements, et al., "Optimal design for universal multiport interferometers," Optica, Vol. 3, Issue 12, 6 December 2016, pp. 1460-1465.
B. A. Bell, and I. A. Walmsley., " Further compactifying linear optical unitaries," APL Photonics, Vol. 6, Issue 7, 13 July 2021, 070804.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ここで、このような光スイッチ回路とユニタリ行列演算回路とは、資材、製造ライン、製造技術、製造管理法等が共通していることが知られている。しかしながら、光スイッチ回路と、ユニタリ行列演算回路とのそれぞれは、異なる光回路として製造され、利用される。このため、光回路の製造及び利用等に要するコストを低減することが困難な場合があった。
【0007】
本開示は、このような事情を考慮してなされたもので、光回路の製造及び利用等に要するコストを低減することができる制御装置、制御方法、及びプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の第1の態様によれば、制御装置は、Nを8以上の整数として、N行N列の行列状に配置されたN×N個のマッハツェンダー干渉計を含む光スイッチ回路を、2以上のユニタリ行列演算回路として動作させることが可能な制御部を備える。
【0009】
本開示の第2の態様によれば、制御方法は、Nを8以上の整数として、N行N列の行列状に配置されたN×N個のマッハツェンダー干渉計を含む光スイッチ回路を、2以上のユニタリ行列演算回路として動作させる。
【0010】
本開示の第3の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、Nを8以上の整数として、N行N列の行列状に配置されたN×N個のマッハツェンダー干渉計を含む光スイッチ回路を、2以上のユニタリ行列演算回路として動作させる。
【発明の効果】
(【0011】以降は省略されています)

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