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Doctorant-e H/F : Calcul neuro-inspiré avec des microlasers impulsionnels

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Informations générales

Référence : UMR9001-SYLBAR-001
Lieu de travail : PALAISEAU
Date de publication : mercredi 31 juillet 2019
Nom du responsable scientifique : Sylvain Barbay
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

La photonique neuromorphique est un nouveau champ d'étude au cœur de progrès récents en calcul analogique et en apprentissage artificiel. Son but est l'étude de nouvelles voies pour le traitement optique de l'information et le calcul utilisant des concepts neuro-inspirés.

Nous proposons d'étudier des nœuds photoniques impulsionnels afin d'implémenter des réseaux de neurones artificiels. Chaque nœud impulsionnel est matérialisé par un micropilier laser avec absorbant saturable intégré dont les propriétés neuromimétiques ont été explorés dans l'équipe. Dans les neurones biologiques, l'information est codée avec des impulsions (électriques) qui sont excitées de façon tout-ou-rien pourvu que des stimuli d'entrées qui lui sont appliqués dépassent un certain seuil. Cette propriété générique est appelée excitabilité et a été démontrée dans des micropiliers lasers. Cependant, les impulsions optiques émises par ces derniers sont plus de un million de fois plus rapides que les potentiels d'action générés par les neurones biologiques. Ainsi, les neurones photoniques pourraient être potentiellement intéressants pour fabriquer des réseaux de neurones artificiels ultrarapides et de basse consommation. Les capacités de calcul des neurones optiques sont liées à la propriété de sommation temporelle que nous avons déjà démontrée, et qui leurs fournissent la capacité de calcul universel.

L'objectif principal de la thèse sera donc d'utiliser les propriétés neuromimétiques de ces lasers pour fabriquer et implémenter des architectures de calcul neuromorphiques et démontrer des calculs analogique ultrarapides. La thèse sera effectuée au C2N (Palaiseau) qui accueille une centrale de technologie de premier cercle. Les échantillons seront fabriqués dans la salle blanche du C2N. Cette étude s'insère dans le cadre du projet ANR ANACONDA récemment financé, dont les partenaires sont FEMTO-ST (Besançon) et CERCO (Toulouse).

Le travail consistera en l'étude et la fabrication des échantillons, le montage des bancs optiques, la modélisation et l'analyse des résultats, et l'interaction avec les partenaires du projet.
Le/La candidat-e devra montrer un forte motivation, être curieux et rigoureux, avec une solide formation en physique, optique, physique des lasers, physique des semiconducteurs. Des connaissance en lasers à semiconducteurs et/ou dynamique non-linéaire et/ou apprentissage artificiel seront un plus.

Plus d'information :
https://toniq.c2n.universite-paris-saclay.fr/fr/activities/smila/neuromimetic-photonics/

Contexte de travail

Le/La doctorant-e travaillera au C2N à Palaiseau. Le C2N est un laboratoire CNRS/Université Paris-Saclay qui possède en son sein une centrale de nanotechnologies de premier cercle et dont les activités de recherche vont de la physique fondamentale à la physique appliquée dans les domaines couverts par 4 Départements : Photonique, Nanoélectronique, Matériaux, Microsystèmes et Nano-Bio Fluidique. Le/La candidat-e travaillera dans le Département Photonique dans l'équipe TONIQ dont les activités concernent la micro-nanophotonique non-linéaire et quantique. Le/La doctorant-e sera encadrée par Sylvain Barbay, Directeur de Recherche au CNRS.

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