結構化光學材料使用光子創建了新的計算范式，對各個領域產生了變革性影響，包括機器學習、計算機視覺、成像、電信和傳感。
加利福尼亞大學Aydogan Ozcan等揭示了基于工程表面的自由空間光學系統在推進光學計算方面的潛力。
本文要點：
（1）
新興的結構化表面以前所未有的方式操縱光，實現了各種數學函數和機器學習任務的全光學實現。特別是衍射網絡將深度學習原理引入自由空間光學系統的設計和操作中，以創建新的功能。由深亞波長單元組成的超表面正在實現奇異的光學響應，提供對不同光屬性的獨立控制，并可以在自由空間光學處理器的計算吞吐量和數據傳輸帶寬方面帶來重大進步。與需要預處理輸入的基于集成光子學的光電系統不同，自由空間光學處理器可以直接訪問攜帶輸入場景/物體信息的所有光學自由度，而無需對信息進行數字恢復或預處理。
（2）
為了充分發揮自由空間光學計算架構的潛力，衍射表面和超表面需要在設計、3D制造/集成、可級聯性和計算精度方面共同發展，以滿足下一代機器視覺、計算成像、數學計算和電信技術的需求。
參考文獻:
Hu, J., Mengu, D., Tzarouchis, D.C. et al. Diffractive optical computing in free space. Nat Commun 15, 1525 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-45982-w
https://doi.org/10.1038/s41467-024-45982-w
