物理学院学术报告(第53期)

报告题目:光子人工智能:二维黑磷及其光计算应用基础研究

报告专家:张晗 特聘教授 深圳大学

报告时间:2025年09月25日(周四)15:00

报告地点:理6栋302    邀请人:颜辉

报告摘要:

本研究致力于解决后摩尔时代电子计算面临的核心瓶颈，如能耗墙与内存墙问题创新性地提出了基于黑磷各向异性光电特性的激光驱动光子神经网络架构。黑磷作为-种具有层数可调带隙(0.3-2.0 eV)的二维材料，为构建高性能光计算平台提供了理想基础。本研究的主要突破包括:

1.动态存算一体技术:利用黑磷的层数可调带隙特性，发展了激光诱导光致荧光动态调控机制，成功构建了全光推理架构。该架构在指纹识别任务中实现了96.34%的准确率。

2.联结学习神经网络计算:通过黑磷的双光子聚合效应模拟生物神经系统的STDP学习规则，并结合激光时序调控，完成了类脑条件反射的验证，在模式识别任务中识别率超过97%。

3.跨模态低功耗计算系统:基于黑磷的应力发光特性，构建了激光-机械跨模态感知-决策系统，实现了手势识别能耗低于1nw的超低功耗运行。

4.超快光逻辑门阵列:利用黑磷的非线性克尔效应，开发了七种激光驱动光逻辑门，实现了延迟低于100ps和能耗低于10fJ/0P的高性能光计算单元。

本研究形成了从材料物性调控到智能光芯片集成的全链条创新体系，相关成果获得了广东省自然科学一等奖。未来工作将聚焦于高密度光子集成、动态权重重构算法及多模态感知融合技术的突破，为我国实现光计算芯片的自主可控提供核心技术支持。

专家简介:

张晗，深圳大学特聘教授、博士生导师、美国光学学会会士(0SAFe11ow)。作为国际上较早开展黑磷研究的学者之一，长期致力于新型光电器件与二维材料的前沿研究。主持了包括科技部重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、国防重点项目在内的国家级科研项目10余项。在Nature Photonics、PNAS、National ScienceReview等国际顶级学术期刊发表论文100余篇，论文总引用次数超过10万次，H指数为180。

2012年成为首届国家自然科学基金优秀青年科学基金获得者(当时为全国最年轻获得者)，并入选国家级人才计划。研究成果荣获广东省自然科学奖一等奖、教育部自然科学二等奖、广东省丁颗科技奖、广东省青年科技奖、广东省五四青年奖、吴文俊人工智能奖等省部级科技奖励8项。所带领的深圳市黑磷工程实验室团队在黑磷应用领域取得了多项重要突破，包括新型激光锁模器件、黑磷全光信号处理器件和芯片等，为我国发展下一代光电子技术做出了贡献。