面向下一代光计算的智能可重构超表面

项目2081 · University of Southampton · Faculty of Engineering and Physical Sciences

所在国家或地区: 英国
申请截止日期: 2027-04-30（具体时刻请核对原始公告）
资助信息: 面向英国及国际申请者的竞争资助；学院奖通常为本土学费和津贴，国际学费差额需符合相关减免或竞争补助条件

申请工作台

保存项目，围绕当前机会准备申请。截止日期和资格请以原始公告为准。

项目介绍

项目概览

南安普顿大学工程与物理科学学部博士项目，由Jize Yan教授指导，研究智能、可重构超表面如何直接操纵光完成计算。课题结合纳米光子学、人工智能和先进材料，目标是探索紧凑、超快、节能的光计算技术。申请对应2027/28学年，截止为2027年4月30日；资金面向英国及国际申请者竞争并滚动分配，具体全额覆盖仍需核对。

项目详情

AI带来持续增长的计算能力与能源需求，传统电子处理器在速度、功耗和数据移动方面受到越来越多限制。光计算利用光的速度、并行性及信息处理能力，提供另一条研究路径。项目提出的问题是：光能否比传统电子系统更快、更有效率地承担AI计算；这是研究目标，并不是已经验证的整体性能结论。

博士将研究被称为超表面的人工纳米结构如何在光学域直接执行数学运算。团队希望在大面积超表面、meta-photonics及光信息处理研究基础上，发展可编程、可重构的光计算架构。介绍未指定最终芯片尺寸、目标任务数据集、完整计算系统或量化性能门槛。

第一部分为计算光子学：建立光学运算的物理和数学模型，涵盖矩阵变换、信号处理及神经网络功能。这里的重点是理解物理结构如何表达和执行计算，而不能只概括成使用光学软件作一般仿真。

第二部分为智能超表面设计：结合电磁模拟、逆向设计与机器学习，优化光学纳米结构的计算效率与准确性。不同方法服务于结构和功能之间的联系，但介绍没有指定电磁求解器、算法架构或现成设计参数，不能自行补出软件或实施流程。

第三部分为可重构光硬件：考察有源材料与切换机制，再开展器件制备和实验表征。它使项目包含从建模、设计到物理硬件验证的研究链条，并非仅研究固定、不可调的被动结构。具体材料类别、切换方式、器件形式及实验分工仍待导师明确。

学生有机会使用大学的先进光子仿真工具、洁净室纳米制造设施和光学测量系统。项目还将利用学术与产业合作，使学生接触AI硬件、光子集成及半导体制造等新兴技术；介绍未点名合作企业、保证实习或给出学生独占设备的承诺。最终目标是建立能支持高速、节能和可扩展光信息处理的新物理计算架构，而不是已经确定能够交付的产业产品。

电子与计算机科学学院强调平等、多样性与包容，以Athena SWAN奖项说明承诺；欢迎不同背景、灵活工作安排和职业中断经历。大学还提及产假、校内托育、员工身心支持及Platinum EcoAward。员工福利与博士奖学金具体适用条件需要分别核对。

申请要点

要求电子工程、光子学、物理或相关学科的英国2:1荣誉学位，或国际等值资格；良好数学和分析能力属于明确必备条件。
洁净室、光子学、半导体器件、数值模拟或AI算法中的一项或多项经验属于加分项，不能转写成每项都必须具备。
应先邮件向Jize Yan教授（j.yan@southampton.ac.uk）提交学术CV、成绩单、国际申请者英语测试成绩，以及不超过300词的研究计划。计划需说明对项目的理解、拟议研究想法和可能方法，参考文献不计入300词限制。
正式在线申请选Research、2027/28、工程与物理科学学部、全日制或非全日制，检索PhD Electronic & Electrical Engineering（7092），在第二部分填写导师姓名。材料清单另包括研究计划、CV、两封学术推荐信、当前成绩单和证书，以及适用时的英语资格证明。导师初步邮件与正式申请的材料要求应分别满足。
一般申请咨询邮箱为doctoralcollege-admissions@soton.ac.uk。截止为2027年4月30日星期五，资金滚动分配，应尽早申请以争取被考虑的机会。
学院竞争奖通常承担本土学费和生活津贴；Horizon Europe减免只对符合条件者自动补海外与本土学费差额；Presidential Bursary为竞争性海外学费补差。国际申请者可参与不代表自动获得全部资助，资格及组合需按奖项核对。

【2026年10月22日官方补证】

具体校方项目仍开放，截止2027年4月30日，仅日期未列时刻。导师为Jize Yan教授；数学和分析必需、五类经验一项或多项优先。先交不超过300词且参考文献不计字数的设想及材料，再正式2027/28 Electronic & Electrical Engineering7092申请，正式清单含research proposal；勿混ORC7097或其增额。ECS英语雅思6.5、各项6.0或认可等效。Presidential对中国申请者可补国际与Home学费差额，要求一等本科等效、接受录取、2027年8月1日至2028年1月31日入学，先到先得、不含生活费。Horizon另须名单地区至少三年长期居住，学习异地时间不计，中国境内不在名单。个人全期学费和生活津贴组合尚未保证。

需要进一步确认

需明确资助名额、津贴、期限、国际学费差额和非全日制安排，英语分数、入学日及截止时刻也未详细列明。研究方面应核对材料及切换机制、仿真与硬件比重、计算性能的比较基准、洁净室和测量资源，以及产业合作具体形式。

查看收录来源与申请要求

收录来源可能是学校或招聘平台；正式申请入口及最新要求请核对公告与下方报告中的官方来源。

项目深度调研报告

报告生成记录：2026-10-22。生成日期不代表招聘方确认项目仍开放。

资料更新记录：2026-10-22。申请前请再次核对原始公告。

博士项目研究报告：面向光计算的智能可重构超表面

研究资料核查于2026年10月21日；具体项目、导师、准入、资助和申请面板，及共用Presidential/Horizon规则于22日通过已连接Chrome复核。三篇原有研究当天仅复核书目，科学全文阅读仍为21日记录。

快速判断

本课题研究如何让超表面直接对光信号完成数学运算，并实现可重构功能，工作结合计算设计、器件加工与实验验证。团队具有活跃的超表面与加工研究基础，但这不表示已实现可普遍替代电子AI处理器的器件。适合数学与分析基础扎实的电子工程、光子学或物理背景申请者；洁净室、仿真和AI经验属于加分项，并非必须全部具备。截止2027年4月30日，资助滚动分配并须竞争，中国申请者应确认生活津贴与全额国际学费支持能否组合落实。先向导师提交不超过300词、参考文献不计字数的研究设想及材料，再正式申请Electronic & Electrical Engineering PhD（7092）。具体项目与申请

研究问题与博士工作

项目针对电子计算的能耗和数据搬运瓶颈，用亚波长纳米结构直接处理光信号。招聘列出三条相互联系的研究主线：建立矩阵变换、信号处理与神经网络功能的物理／数学模型；用电磁仿真、逆向设计和机器学习提高计算效率与精度；研究有源材料和切换机制，再加工器件并实验表征。如果只做软件神经网络训练，就会遗漏明确列出的物理计算与硬件任务。

一种可讨论的研究循环是先明确运算与误差指标，再把运算映射为光学架构，优化可制造结构，最后检查不同输入及重构状态下的实测与仿真差异。这是研究分析，不是已发布的固定里程碑。可能的成果包括计算架构、经校准的逆向设计方法或经过实验测试的器件；具体材料、波长、模型规模和原型尚未公布。

Qian、Kaminer与Chen的2025年综述区分“用AI设计／控制超材料”和“以超材料构建AI计算硬件”。本项目横跨两者，前一类工作的进展不能直接证明后一类硬件的性能。加工误差、带宽、噪声、泛化和非线性运算仍是实际应用中的限制。该综述2025年12月勘误补入时间线遗漏的2018年逆向设计节点，本次使用更新版本。综述勘误范围

独立的2025年《Nature Communications》研究以45 MHz、5×5复矩阵架构实验完成矩阵求逆、求根和约束优化。它是射频概念验证，既不是Yan团队成果，也不是光波段AI处理器。它提示本项目须考虑相位／增益控制和完整系统实现：效率比较应计入光源、调制、读出、控制、信号转换与重构开销，并保持可比精度，不能只用传播时间声称节能或加速。目前未验证本课题的具体速度或能耗优势。独立射频研究

《UK Photonics 2025》行业一手报告估计英国2024年光子产业产出**£185亿、约1,400家企业、84,800名从业者、增加值£86亿、人均£101,000**。增加值不是工资，也不是光学AI职位预测。相关技能可用于光学研发、仿真、测试和半导体工艺，关键在于将数值设计与可复现的实测结果联系起来，不能由产业规模推导个人就业保障。

学校、学科与培养

学位由英国南安普顿大学授予，依托工程与物理科学学部电子与计算机科学学院（ECS），注册2027/28学年Electronic & Electrical Engineering PhD（7092）。这不是ORC（7097）路线，不能套用其他ORC课题的补助或全额资助说明。ECS称标准博士为三年研究学位，学籍范围则为全日制2–4年／非全日制3–7年；这些是培养和学籍安排，不能据此确定个人资助期限；具体入学时间也未确认。

学院官网报告REF 2021：96%的工程研究论文达到世界领先或国际优秀，学院研究环境包括550余名研究人员。同页关于影响与研究环境100%达到世界领先的表述，明确针对计算机科学，不能泛化为超表面排名。页面另引用Research.com电子电气工程英国第一，但未标年份，本报告不将其作为年份明确的排名证据；上述信息也不构成Yan课题组排名。学院评价范围

培养总指南介绍团队指导、研究方法与通用技能训练、国际会议和年度招聘会，但不保证本博士生获得产业实习或相应差旅经费。博士学籍与雇员合同是不同安排，不能凭招聘中的通用员工福利文字认定本岗为受薪雇佣。

导师、近期研究与条件

具名导师为Jize Yan教授，现研究涉及微系统／洁净室、传感和信息—物理—AI，并属于Smart Electronic Materials and Systems研究组。多项合作资助表明团队持续开展研究，但联合项目总额不是个人津贴或设施预算，也不能据此认定本课题已有指定产业伙伴。公开接受博士咨询也不能说明导师当前的指导负担。导师现行资料

本报告查阅的三篇近期原始研究均有Yan共同署名，但各自提供的证据不同：

He等，2022，《Optics Express》30:27683–27693：研究通过相干照明切换全介质超透镜的聚焦特性，接受稿全文采用COMSOL有限元单元分析与Lumerical FDTD整透镜仿真，计算研究焦距／透镜类型切换，所述设计变化可达两倍。这是数值研究，不是已加工的可重构计算机；其价值在于物理建模及完整器件设计的独立验证思路。原始研究

书目：Fei He; Yu Feng; Hailong Pi; Jize Yan; Kevin F. MacDonald; Xu Fang. Coherently switching the focusing characteristics of all-dielectric metalenses. Optics Express 30(15):27683–27693 (2022). DOI: 10.1364/OE.461264.

Sun等，2025，《Advanced Photonics Nexus》4:016015：期刊全文给出高阶／混合阶庞加莱球矢量涡旋光束统一设计框架，实验实现四个超表面，包括五阶光束和NA 0.89聚焦。它支持从数学波前模型到加工测量的能力，未演示可编程神经推理或证明通用计算能效。原始研究

书目：Chuang Sun; Hailong Pi; Kian Shen Kiang; Jun-Yu Ou; Jize Yan. Arbitrary hybrid and higher-order Poincaré sphere beam generation by metasurfaces via a unified design framework. Advanced Photonics Nexus 4(1):016015 (2025). DOI: 10.1117/1.APN.4.1.016015. 发表PDF首页书目给出2024年12月23日接受、2025年2月17日上线；机构“early online”字段与之不同，合作平台另差一天，保留2025期刊引文。当日直访403/405后仅通过官方书目索引核对，不冒称重读发表PDF。

Wang等，2026，《Advanced Photonics Research》7:e202600003：2026年4月16日发表，接受稿全文结合模拟与实验，考察二氧化硅包覆结构的耐久性。机械清洁后保留90%以上初始聚焦效率，未保护结构则下降约88%，并展示稳健双向成像。两数字分别是保留率和下降率，不是90%与88%的绝对透过率比较；它支持环境／耐久性研究，不代表动态重构或AI性能。原始研究

书目：Zixuan Wang; Chuang Sun; Kian Shen Kiang; Jun-Yu Ou; Jize Yan. Embedded Metasurfaces for Robust and Orientation-Independent Imaging Applications. Advanced Photonics Research 7(4):e202600003 (2026). DOI: 10.1002/adpr.202600003.

Zepler洁净室当前官网介绍逾1,600平方米的平面晶圆／光纤材料器件加工、表征及测试设施，项目也明确提供光子仿真、纳米加工与光学测量条件。论文所用软件不是招聘硬要求；应确认本课题的软件许可、工艺使用权限、耗材和技术支持，以及有源材料不兼容时的替代方案。共同指导与会面频率尚未说明。

资助、申请与生活预算

国际学费与生活津贴须组合确认

本项目的竞争性学校奖通常承担Home学费及生活津贴，国际差额另有渠道，滚动分配。尚未公布本课题完整国际奖学金的金额与期限，也不保证个人获奖；学校总指南中“获全额资助则学费已付”的一般说明，不能替本课题确认全部海外费用。

中国可申请Presidential bursary，条件包括英国一等本科等效、已接受博士录取、2027年8月1日至2028年1月31日入学。它只补国际／Home学费差额，没有生活费；按博士申请日期先到先得，由学部申报，学生不另填表，邮件通知。支持年限及与学校奖组合待确认，2:1录取不能自动满足一等成绩条件。页面步骤另有较宽2026起始表述，主要2027资格窗口明确。 Presidential规则

Horizon waiver补费差最多3.5年；须已接受录取、2027年8月1日至2028年1月31日入学，在名单内地区长期居住至少三年，因学习而在永久居住地之外居住的时间不计入；中国内地不在名单，但在其他地区居住的中国公民需个别审核。ECS 2026/27全日制海外费£27,300、Home £5,238，差额£22,062／年，2027/28尚待公布。UKRI 2026/27最低£21,805／年仅作预算参照，不是本项目2027正式津贴。未发现该ECS项目享有ORC £2,000补助的证据；未覆盖的学费差额已高于这一旧年度全年参考津贴，尚未计生活费。 Horizon资格

两阶段申请和准入要求

截止2027年4月30日，具体钟点和时区未公布，经费须竞争并滚动分配。先邮件至j.yan@southampton.ac.uk提交学术CV、成绩单、国际申请者英语成绩，以及不超过300词的研究设想，参考文献除外，说明项目理解、研究想法与可能方法。正式系统选择Research、2027/28、FEPS、Electronic & Electrical Engineering（7092）及适用全日制／非全日制，第2部分填导师；上传research proposal、CV、两封学术推荐、成绩单／学位证和适用英语证明。应问清正式proposal是否需扩展，咨询邮件不能代替正式提交。两阶段材料

正式学术要求为电子工程、光子学、物理或相关学科英国2:1学位等效，良好数学与分析能力必需。洁净室、光子、半导体器件、数值仿真、AI算法中一项或多项经验优先，并非五项都具备才可申请。ECS要求IELTS总分6.5、各项6.0，考试证明须在两年有效期内，也可采用认可的替代证明，不能用ORC较低档位。中国成绩换算页在授课型栏目，博士和奖学金等效需招生审核；ATAS／CAS及国际全日制／签证条件也应确认。 ECS英语与准入

生活与移民现金流

官方宿舍示例租金**£155–236／周**，另付电话、其他交通、食品等**£164／周**，总计**£319–400／周**。自营宿舍含水电、Wi-Fi、Unilink及洗衣。按52周为**£16,588–20,800／年、约£1,382–1,733／月**。这一旧预算不能确定未来结余，应以2027个人奖项和住房报价核算，并另计移民搬迁。私人合租示例连单独账单、公交、洗衣为**£327／周、£17,004／年**，不是现成房源，也不能预测2027价格或支付学费缺口。

2026/27的51周选项包括Wessex共用卫浴£139.09／周、Glen Eyre共用卫浴£164.85、City Gateway独卫£194.67，后者51周**£9,928.17**。研究生通常需51周及可能空档，不能套本科38／41周合同。目前Student visa申请费**£558**、学生IHS £776／年，总额按实际签证长度，未见报销承诺。伦敦外资金证明为**£1,171×最多9个月＝£10,539**，另加CAS学费，不是十二个月生活预算。签证资金证据范围中国申请者适用差别化材料规则，但仍须持有规定资金，也可能被要求提供证明。

匹配与准备

数学／分析基础应以定量工作证明，AI兴趣不能替代。加分经验可来自所列一项或多项，不需先掌握全部设备。适合能说明物理模型如何变成可加工结构、实测误差如何反馈设计的人；洁净室新手并未自动被排除，只想做软件模型则需核实硬件占比。

建议准备可复现的小型仿真，设置数学／数字计算基线，加入一项容差或噪声检查，明确预测与测量差别。300词设想可聚焦一种光学运算、一个可信重构问题及精度／能耗评价方法。这是分析建议，非新增官方要求；若未定义工作负载、精度与全系统边界，不应宣称优于GPU。

下一步与待确认问题

申请前

按要求发短研究设想与材料，确认2027具体入学日、截止钟点、正式proposal长度，以及中国申请者生活费和全额国际学费组合；不能因4月截止就认为资助会保留到那时。

面试时

确认拟采用的物理架构、有源材料、首年原型与现有基线，以及如何评价运算精度、损耗、能耗和重构成本；核实加工、许可、培训／技术支持、共同指导和会面频率。三篇论文分别支持数值重构、实测波前与稳健性，均不能单独证明招聘设想的光学AI计算机已经实现。

接受录取前

书面确认全资助期各年的海外学费、生活津贴及年度调整、资助／论文写作期限、科研差旅和设备支持，再核51周住房及移民现金流。它是实质性的交叉研究机会，完整国际经费仍须竞争取得。

证据与来源

项目、学校与研究环境