在经典信号处理、通信系统、量子信息处理和机器学习等众多光子学应用中，任意线性变换都是至关重要的。在这里，我们提出了一种通过利用光子的合成频率维度来实现任意线性变换的光子架构。我们的结构由动态调制的微环谐振器组成，实现了单个波导携带的多个频率模式之间的可调谐耦合。通过使用自动微分对这些短程和长程耦合进行反向设计，我们实现了输入和输出频率模式之间的合成空间中的任意散射矩阵，并且具有近乎统一的保真度和良好的缩放性。我们表明，相同的物理结构可以重新配置以实现多种操作，包括单频转换、非互易频率转换、酉变换和非幺正变换。我们的方法使紧凑、可扩展和可重构的集成光子架构能够在经典和量子领域中使用当前最先进的技术实现任意线性变换。
S. Buddhiraju, A. Dutt, M. Minkov, I. A. D. Williamson, S. Fan, Arbitrary linear transformations for photons in the frequency synthetic dimension. Nat Commun 12, 2401 (2021).
报告人：付朋
