Sự đổi mới, con chip xử lý ánh sáng đã xuất hiện

Mạng không dây quang học có thể không còn trở ngại nữa.

Nghiên cứu của Đại học Bách khoa Milan với Trường Nghiên cứu Cao cấp Sant'Anna ở Pisa, và Đại học Glasgow và Stanford, được công bố trên tạp chí Nature Photonics

Một nghiên cứu của Đại học Bách khoa Milan, được thực hiện cùng với Trường Nghiên cứu Cao cấp Sant'Anna ở Pisa, Đại học Glasgow và Đại học Stanford - được công bố bởi tạp chí uy tín Nature Photonics - đã giúp tạo ra một số chip quang tử tính toán một cách toán học hình dạng tối ưu của ánh sáng để truyền qua tốt nhất mọi môi trường, thậm chí không xác định hoặc thay đổi theo thời gian.

Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng vấn đề này đã được biết rõ: ánh sáng rất nhạy cảm với bất kỳ dạng chướng ngại vật nào, ngay cả những vật cản rất nhỏ. Ví dụ, hãy nghĩ về cách chúng ta nhìn thấy các vật thể bằng cách nhìn qua kính mờ hoặc đơn giản là đeo kính mờ.

Các học giả tiếp tục, hiệu ứng này hoàn toàn tương tự đối với chùm ánh sáng mang luồng dữ liệu trong hệ thống quang học không dây: thông tin, mặc dù vẫn còn tồn tại, nhưng bị biến dạng hoàn toàn và cực kỳ khó phục hồi. Các thiết bị được phát triển trong nghiên cứu này là những con chip silicon nhỏ hoạt động giống như các bộ thu phát thông minh: bằng cách hợp tác theo cặp, chúng có thể 'tính toán' một cách tự động và tự chủ hình dạng mà chùm ánh sáng phải có để truyền qua một môi trường chung với hiệu suất tối đa. Không những vậy, đồng thời chúng còn có thể tạo ra nhiều chùm tia chồng lên nhau, mỗi chùm có hình dạng riêng và điều khiển chúng mà không gây nhiễu lẫn nhau; bằng cách này, có thể tăng đáng kể công suất truyền tải, đúng như yêu cầu của các hệ thống không dây thế hệ mới.

“Chip của chúng tôi là bộ xử lý toán học xử lý ánh sáng rất nhanh và hiệu quả, hầu như không tiêu tốn năng lượng. Các chùm quang học được tạo ra thông qua các phép toán đại số đơn giản, về cơ bản là phép cộng và phép nhân, được thực hiện trực tiếp trên tín hiệu ánh sáng và được truyền đi bằng các ăng-ten vi mô tích hợp trực tiếp trên chip. Ưu điểm của công nghệ này là rất nhiều: xử lý cực kỳ đơn giản, hiệu quả năng lượng cao và băng thông khổng lồ, vượt quá 5000 GHz.” Francesco Morichetti, Giám đốc Phòng thí nghiệm Thiết bị Quang tử tại Đại học Bách khoa Milan, cho biết.

“Ngày nay tất cả thông tin đều là kỹ thuật số, nhưng trên thực tế, hình ảnh, âm thanh và tất cả dữ liệu về bản chất đều là tương tự. Số hóa cho phép xử lý rất phức tạp, nhưng khi khối lượng dữ liệu tăng lên, các hoạt động này ngày càng trở nên khó duy trì từ quan điểm năng lượng và tính toán. Ngày nay, chúng tôi rất quan tâm đến việc quay trở lại các công nghệ tương tự, thông qua các mạch chuyên dụng (bộ đồng xử lý tương tự) sẽ hỗ trợ các hệ thống kết nối không dây 5G và 6G trong tương lai. Chip của chúng tôi hoạt động chính xác như thế này” Andrea Melloni, Giám đốc Polifab, trung tâm công nghệ nano và vi mô của Đại học Bách khoa Milan nhấn mạnh.

Marc Sorel, Giáo sư Điện tử tại Viện TeCIP (Viện Viễn thông, Kỹ thuật Máy tính và Quang tử) của Scuola Superiore Sant'Anna, cuối cùng cho biết thêm rằng "tính toán tương tự được thực hiện với bộ xử lý quang học là rất quan trọng trong nhiều tình huống ứng dụng bao gồm máy gia tốc toán học cho hệ thống mô phỏng thần kinh, điện toán hiệu năng cao (HPC) e trí tuệ nhân tạo, máy tính lượng tử và mật mã, hệ thống định vị, định vị và cảm biến tiên tiến, và nói chung là tất cả các hệ thống trong đó việc xử lý số lượng lớn dữ liệu ở tốc độ rất cao là cần thiết”.

BlogInnovazione.it