Nieuwe fotonische chip kan de beste vorm van licht berekenen

Licht is gevoelig voor allerlei soorten obstakels; zelfs kleine obstakels kunnen de voortplanting ervan blokkeren. Dit effect lijkt sterk op dat van een straal die een datastroom transporteert in een optisch draadloos systeem: de informatie, hoewel nog steeds aanwezig, is volledig vervormd en uiterst moeilijk te herstellen.
Een recent onderzoek van de Politecnico di Milano, samen met het Istituto Superiore Sant'Anna di Pisa, de Universiteit van Glasgow en Stanford University, heeft het mogelijk gemaakt om fotonische chips te creëren die in staat zijn om wiskundig de optimale vorm van licht te berekenen. Deze fotonische chips kunnen door elke omgeving gaan, zelfs onbekende of tijdsafhankelijke omgevingen, en uiteindelijk het lichtprofiel in "elke omgeving" optimaliseren.
Het werk is gepubliceerd in een artikel in Nature Photonics.
Minimale omvang, maximale efficiëntie
Milan leidde het onderzoek dat leidde tot de ontwikkeling van de apparaten: kleine siliciumchips die fungeren als slimme zendontvangers. Door in paren te werken, kunnen ze automatisch en onafhankelijk bepalen welke vorm een ​​lichtstraal moet hebben om met maximale efficiëntie door de algemene omgeving te gaan.
Ze kunnen ook meerdere overlappende bundels genereren, elk met een eigen vorm, en deze richten zonder elkaar te hinderen; op deze manier wordt de transmissiecapaciteit aanzienlijk vergroot, zoals vereist voor draadloze communicatiesystemen van de volgende generatie.
Francesco Morichetti, hoofd van het Photonic Devices Laboratory van de Politecnico di Milano, merkte op: "Onze chips zijn wiskundige processors die optische berekeningen zeer snel en efficiënt uitvoeren en bijna geen energie verbruiken."
"De lichtbundels worden gegenereerd door eenvoudige algebraïsche bewerkingen, in essentie optellingen en vermenigvuldigingen, die rechtstreeks op de optische signalen worden uitgevoerd en worden verzonden door micro-antennes die op de chip zijn geïntegreerd. Deze technologie heeft veel voordelen: extreem eenvoudig te hanteren, zeer energiezuinig , met een enorme bandbreedte van meer dan 5,000 GHz."
Andrea Melloni, directeur van Polifab, het Centrum voor Micro- en Nanotechnologie van de Politecnico di Milano, zei: “Tegenwoordig is alle informatie digitaal. Maar feit is dat beelden, geluiden en alle gegevens in wezen analoog zijn. Digitalisering maakt zeer complexe verwerking mogelijk. maar naarmate de hoeveelheid data toeneemt, worden deze operaties steeds onhoudbaarder in termen van energie en rekenkracht. Er is veel belangstelling voor een terugkeer naar analoge technologie via speciale circuits (analoge coprocessors), die de toekomstige 5G- en 6G-draadloze technologie mogelijk zullen maken. onderling verbonden systemen. Dit is hoe onze chips werken."
Marc Sorel, hoogleraar elektronica aan het TeCIP Institute of Higher Education in Santa Ana, zei: "Analoog computergebruik met behulp van optische processors is van cruciaal belang in veel toepassingsscenario's, waaronder wiskundige gaspedalen voor neuromorfe systemen, high-performance computing en kunstmatige intelligentie, kwantumcomputers en cryptografie, geavanceerde positionering, lokalisatie en sensorsystemen, evenals in alle systemen die een snelle verwerking van grote hoeveelheden gegevens vereisen."