Інновація, з’являється чіп, який працює зі світлом

Оптична бездротова мережа може більше не мати перешкод.

Дослідження Міланського політехнічного інституту спільно з Школою передових досліджень Сант-Анна в Пізі та Університетом Глазго та Стенфорда, опубліковане в Nature Photonics

Дослідження Міланської політехніки, проведене спільно зі Школою передових досліджень Сант-Анна в Пізі, Університетом Глазго та Стенфордським університетом, опубліковане престижним журналом Nature Photonics, дозволило створити деякі фотонні чіпи які математично розраховують оптимальну форму світла для найкращого проходження через будь-яке середовище, навіть невідоме або змінюване з часом.

Дослідники зазначають, що проблема добре відома: світло чутливе до будь-якої форми перешкод, навіть дуже маленьких. Давайте подумаємо, кажуть вони, наприклад, як ми бачимо предмети, дивлячись крізь матове скло або просто надягаючи запітнілі окуляри.

Ефект, продовжують вчені, повністю схожий на промінь світла, який переносить потоки даних в оптичних бездротових системах: інформація, хоча й присутня, повністю спотворена, і її надзвичайно важко відновити. Пристрої, розроблені в цьому дослідженні, являють собою маленькі кремнієві чіпи, які працюють як інтелектуальні трансивери: співпрацюючи в парах, вони можуть автоматично й автономно «розраховувати», яку форму має мати світловий промінь, щоб перетнути загальне середовище з максимальною ефективністю. Мало того, в той же час вони також можуть генерувати багато променів, що перекриваються, кожен зі своєю формою, і направляти їх, не заважаючи один одному; таким чином можна значно збільшити пропускну здатність, як того вимагають бездротові системи нового покоління.

«Наші чіпи — це математичні процесори, які дуже швидко й ефективно обробляють світло, майже не споживаючи енергії. Оптичні промені генеруються за допомогою простих алгебраїчних операцій, по суті, додавання та множення, які виконуються безпосередньо на світлових сигналах і передаються мікроантенами, вбудованими безпосередньо в чіпи. Переваг цієї технології багато: надзвичайна простота обробки, висока енергоефективність і величезна пропускна здатність, яка перевищує 5000 ГГц». — говорить Франческо Морікетті, керівник лабораторії фотонних пристроїв Міланського політехнічного університету.

«Сьогодні вся інформація цифрова, але насправді зображення, звуки та всі дані є аналоговими. Цифровізація дозволяє дуже складну обробку, але зі зростанням обсягу даних ці операції стає все важче підтримувати з точки зору енергії та обчислень. Сьогодні ми з великим інтересом дивимось на повернення до аналогових технологій через виділені схеми (аналогові співпроцесори), які стануть можливими для систем бездротового з’єднання 5G і 6G майбутнього. Наші чіпи працюють саме так», – підкреслює Андреа Меллоні, директор Polifab, мікро- та нанотехнологічного центру Міланської політехніки.

Марк Сорель, професор електроніки Інституту TeCIP (Інститут телекомунікацій, комп’ютерної техніки та фотоніки) Scuola Superiore Sant'Anna, нарешті додає, що «аналогове обчислення, виконане за допомогою оптичних процесорів, має вирішальне значення в численних прикладних сценаріях, які включають математичні прискорювачі для нейроморфні системи, високопродуктивні обчислення (HPC) e штучний інтелект, квантові комп’ютери та криптографія, передові системи локалізації, позиціонування та сенсори, і взагалі всі системи, в яких необхідна обробка великої кількості даних на дуже високій швидкості».

BlogInnovazione.it