Bancos de Pesos WDM e Conectividade Broadcast-and-WeightWDM Weight Banks & Broadcast-and-Weight Architecture

1. O Paradigma Broadcast-and-Weight em Fotônica Integrada

Enquanto malhas interferométricas coerentes operam por divisão espacial de feixes em um único comprimento de onda, a arquitetura Broadcast-and-Weight (proposta por Alexander Tait, Bhavin Shastri e Paul Prucnal em 2014 e expandida em 2017) explora a dimensão espectral via Multiplexação por Comprimento de Onda (WDM). Cada nó neural emissor modula um comprimento de onda exclusivo $\lambda_i$. Os sinais ópticos são então multiplexados e transmitidos por difusão (broadcast) através de um barramento passivo compartilhado.

Em cada nó neural receptor, um banco de microrressonadores em anel (MRR weight bank) filtra individualmente cada canal espectral $\lambda_i$. Ajustando termicamente ou eletro-opticamente a ressonância do anel em relação ao comprimento de onda da portadora, a fração de potência desviada para a porta *Drop* ou transmitida pela porta *Through* é modulada com precisão contínua.

2. Ponderação Bipolar Contínua $[-1, +1]$ e Detecção Balanceada

Redes neurais biológicas e artificiais exigem pesos sinápticos positivos (excitatórios) e negativos (inibitórios). No entanto, a intensidade óptica é uma grandeza puramente não-negativa ($I \ge 0$). A arquitetura de Tait & Prucnal resolve essa limitação acoplando as portas *Through* e *Drop* do banco de microrressonadores a um par de fotodiodos balanceados:

Definindo o peso efetivo como $w_i = T_{\text{through}, i} - T_{\text{drop}, i}$, o peso sináptico varia continuamente no intervalo $[-1, +1]$:

• Ressonância Total no Drop: $w_i = 0 - 1 = -1$ (Peso puramente inibitório);
• Dessintonia Total: $w_i = 1 - 0 = +1$ (Peso puramente excitatório);
• Divisão Simétrica $3\text{ dB}$ ($50:50$): $w_i = 0{,}5 - 0{,}5 = 0$ (Peso nulo).

A soma de todas as sinapses ocorre instantaneamente no domínio elétrico pela Lei das Correntes de Kirchhoff no nó central dos fotodiodos balanceados, operando com largura de banda de dezenas de gigahertz.