Arriba la innovació, el xip que tracta la llum

És possible que l'òptica sense fils ja no tingui obstacles.

Estudi de la Politècnica de Milà amb la Sant'Anna School of Advanced Studies de Pisa, i la Universitat de Glasgow i Stanford, publicat a Nature Photonics

Un estudi del Politècnic de Milà, realitzat conjuntament amb la Sant'Anna School of Advanced Studies de Pisa, la Universitat de Glasgow i la Universitat de Stanford -publicat per la prestigiosa revista Nature Photonics- ha permès crear alguns xips fotònics que calculen matemàticament la forma òptima de la llum per passar millor per qualsevol entorn, fins i tot desconegut o canviant amb el temps.

Els investigadors apunten que el problema és ben conegut: la llum és sensible a qualsevol forma d'obstacle, fins i tot els molt petits. Pensem, diuen, per exemple en com veiem els objectes mirant a través de vidre esmerilat o simplement portant ulleres de boira.

L'efecte, continuen els estudiosos, és completament similar en un feix de llum que transporta fluxos de dades en sistemes òptics sense fil: la informació, tot i que encara està present, està completament distorsionada i extremadament difícil de recuperar. Els dispositius desenvolupats en aquesta investigació són petits xips de silici que funcionen com a transceptors intel·ligents: cooperant per parelles poden 'calcular' de manera automàtica i autònoma quina forma ha de tenir un feix de llum per travessar un entorn genèric amb la màxima eficiència. No només això, al mateix temps també poden generar molts feixos superposats, cadascun amb la seva pròpia forma, i dirigir-los sense interferir entre ells; d'aquesta manera és possible augmentar significativament la capacitat de transmissió, tal com requereixen els sistemes sense fil de nova generació.

“Els nostres xips són processadors matemàtics que tracten la llum de manera molt ràpida i eficient, gairebé sense consumir energia. Els feixos òptics es generen mitjançant operacions algebraiques senzilles, bàsicament sumes i multiplicacions, fetes directament sobre els senyals lluminosos i es transmeten per microantenes integrades directament en els xips. Els avantatges d'aquesta tecnologia són molts: senzillesa extrema de processament, alta eficiència energètica i ample de banda enorme, que supera els 5000 GHz”. diu Francesco Morichetti, cap del laboratori de dispositius fotònics de la Politècnica de Milà.

“Avui tota la informació és digital, però en realitat, les imatges, els sons i totes les dades són intrínsecament analògiques. La digitalització permet un processament molt complex, però a mesura que creix el volum de dades aquestes operacions són cada cop més difícils de mantenir des del punt de vista energètic i computacional. Avui mirem amb gran interès el retorn a les tecnologies analògiques, a través de circuits dedicats (coprocessadors analògics) que aniran habilitant els sistemes d'interconnexió sense fil 5G i 6G del futur. Els nostres xips funcionen exactament així”, subratlla Andrea Melloni, directora de Polifab, el centre de micro i nanotecnologia del Politècnic de Milà.

Marc Sorel, professor d'electrònica de l'Institut TeCIP (Institut de Telecomunicacions, Enginyeria Informàtica i Fotònica) de l'Escola Superior de Sant'Anna, afegeix finalment que "el càlcul analògic realitzat amb processadors òptics és crucial en nombrosos escenaris d'aplicació que inclouen acceleradors matemàtics per sistemes neuromòrfics, computació d'alt rendiment (HPC) e intel·ligència artificial, ordinadors quàntics i criptografia, sistemes avançats de localització, posicionament i sensors, i en general tots els sistemes en què sigui necessari el processament de grans quantitats de dades a molt alta velocitat”.

BlogInnovazione.it