集成光子芯片在光通信、計算、光檢測和測距、傳感和成像方面具有巨大潛力，可提供出色的數(shù)據(jù)吞吐量和低功耗。一個關(guān)鍵目標是構(gòu)建一個單片片上光子系統(tǒng)，將光源、處理器和光電探測器集成在一個芯片上。然而，由于材料工程、芯片集成技術(shù)和設(shè)計方法的限制，這仍然具有挑戰(zhàn)性。鈣鈦礦具有簡單的制造、對晶格失配的耐受性、靈活的帶隙可調(diào)性和低成本，使其有望與硅光子進行異質(zhì)集成。鑒于此，2025年1月2日北京大學(xué)朱瑞&胡小永&浙江大學(xué)狄大衛(wèi)&香港科技大學(xué)陳子亭于Nature Photonics刊發(fā)異質(zhì)集成鈣鈦礦/氮化硅片上光子系統(tǒng)的研究成果，提出并通過實驗實現(xiàn)了基于鈣鈦礦/氮化硅光子平臺的近紅外單片片上光子系統(tǒng)，開發(fā)了納米異質(zhì)集成技術(shù)來集成高效發(fā)光二極管、高性能處理器和靈敏光電探測器。光子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于執(zhí)行光子模擬和計算機視覺任務(wù)。該網(wǎng)絡(luò)可以有效預(yù)測二維無序Su-Schrieffer-Heeger模型中的拓撲不變量，并以平均87%的保真度模擬非線性拓撲模型。此外，使用擴展架構(gòu)在邊緣檢測中實現(xiàn)了超過85%的測試準確率，在CIFAR-10數(shù)據(jù)集上實現(xiàn)了56%的測試準確率。這項工作解決了在芯片上集成各種納米光子元件的挑戰(zhàn)，為芯片集成的多功能光子信息處理提供了一種有前途的解決方案。