Новый фотонный чип может рассчитать лучшую форму света

Свет чувствителен к препятствиям любого рода — даже самые маленькие могут блокировать его распространение. Этот эффект очень похож на эффект луча, несущего поток данных в оптической беспроводной системе: информация, хотя и присутствует, полностью искажена, и ее чрезвычайно трудно восстановить.
Недавнее исследование, проведенное Миланским политехническим институтом совместно с Высшим институтом Святой Анны в Пизе, Университетом Глазго и Стэнфордским университетом, позволило создать фотонные чипы, способные математически рассчитывать оптимальную форму света. Эти фотонные чипы могут проходить через любую среду, даже неизвестную или изменяющуюся во времени, и в конечном итоге оптимизируют профиль света в «любой среде».
Работа опубликована в статье в журнале Nature Photonics.
Минимальный размер, максимальная эффективность
Милан возглавил исследования, которые привели к разработке устройств — небольших кремниевых чипов, которые действуют как интеллектуальные приемопередатчики. Работая в парах, они могут автоматически и независимо определить, какой формы должен быть луч света, чтобы пройти через общую среду с максимальной эффективностью.
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, что требуется для систем беспроводной связи следующего поколения.
Франческо Моричетти, руководитель лаборатории фотонных устройств Миланского политехнического университета, прокомментировал: «Наши чипы представляют собой математические процессоры, которые выполняют оптические вычисления очень быстро и эффективно, практически не потребляя энергии».
«Световые лучи генерируются с помощью простых алгебраических операций, в основном суммирования и умножения, которые выполняются непосредственно над оптическими сигналами и передаются микроантеннами, встроенными в чип. Эта технология имеет множество преимуществ: чрезвычайно проста в использовании, очень энергоэффективна. , с огромной полосой пропускания более 5000 ГГц."
Андреа Меллони, директор Polifab, Центра микро- и нанотехнологий Миланского политехнического университета, сказал: «Сегодня вся информация является цифровой. Но факт в том, что изображения, звуки и все данные по сути являются аналоговыми. Однако по мере увеличения объема данных эти операции становятся все более неустойчивыми с точки зрения энергопотребления и вычислений. взаимосвязанные системы. Вот как работают наши чипы».
Марк Сорель, профессор электроники в Институте высшего образования TeCIP в Санта-Ане, сказал: «Аналоговые вычисления с использованием оптических процессоров имеют решающее значение во многих сценариях применения, включая математические педали газа для нейроморфных систем, высокопроизводительные вычисления и искусственный интеллект, квантовые компьютеры. и криптографии, расширенных системах позиционирования, локализации и сенсорных системах, а также во всех системах, требующих высокоскоростной обработки больших объемов данных».