|
Фотонные чипы могут рассчитывать оптимальную форму света
|
|
|
|
Оптическая беспроводная связь больше не может иметь никаких препятствий. Исследование Миланского политехнического университета, проведенное совместно со Scuola Superiore Sant'Anna в Пизе, Университетом Глазго и Стэнфордским университетом и опубликованное в журнале Nature Photonics, позволило создать фотонные чипы, которые математически рассчитывают оптимальную форму света для достижения наилучшего результата. проходить через любую среду, даже ту, которая неизвестна или меняется с течением времени. Проблема хорошо известна: свет чувствителен к любым препятствиям, даже очень маленьким. Подумайте, например, о том, как мы видим предметы, глядя в замерзшее окно или просто когда наши очки запотевают. Эффект очень похож на луч света, несущий потоки данных в оптических беспроводных системах: информация, хотя и присутствует, полностью искажена, и ее чрезвычайно трудно получить. Устройства, разработанные в ходе этого исследования, представляют собой небольшие кремниевые чипы, которые служат интеллектуальными приемопередатчиками: работая в парах, они могут автоматически и независимо «вычислить», какой формы должен быть луч света, чтобы пройти через обычную среду с максимальной эффективностью.
|
|
|
И это еще не все: они также могут генерировать несколько перекрывающихся лучей, каждый из которых имеет свою форму, и направлять их, не мешая друг другу; таким образом значительно увеличивается пропускная способность, как того требуют беспроводные системы нового поколения. «Наши чипы представляют собой математические процессоры, которые производят вычисления со светом очень быстро и эффективно, практически без потребления энергии. Оптические лучи генерируются посредством простых алгебраических операций, по сути, суммирования и умножения, выполняемых непосредственно со световыми сигналами и передаваемых микроантеннами напрямую. Эта технология предлагает множество преимуществ: чрезвычайно простую обработку, высокую энергоэффективность и огромную полосу пропускания, превышающую 5000 ГГц», — объясняет Франческо Моричетти, руководитель лаборатории фотонных устройств Миланского политехнического университета.
|
|
|
|
«Сегодня вся информация является цифровой, но на самом деле изображения, звуки и все данные по своей сути являются аналоговыми. Оцифровка действительно позволяет осуществлять очень сложную обработку, но по мере увеличения объема данных эти операции становятся все менее устойчивыми с точки зрения энергии и Сегодня существует большой интерес к возвращению к аналоговым технологиям с помощью выделенных схем (аналоговых сопроцессоров), которые послужат основой для систем беспроводного соединения 5G и 6G будущего. Наши чипы работают именно так», — Андреа Меллони. - говорит директор Polifab, центра микро- и нанотехнологий Миланского политехнического университета. «Аналоговые вычисления с использованием оптических процессоров имеют решающее значение во многих сценариях применения, включая математические ускорители для нейроморфных систем, высокопроизводительные вычисления (HPC) и искусственный интеллект, квантовые компьютеры и криптографию, расширенные системы локализации, позиционирования и датчиков и в целом во всех системы, где требуется обработка больших объемов данных на очень высокой скорости», — добавляет Марк Сорель, профессор электроники Института TeCIP (Институт телекоммуникаций, компьютерной инженерии и фотоники) Школы Супериоре Сант-Анна.
|
|
|
|
Источник
|
