Optisella langattomalla ei ehkä enää ole esteitä

Politecnico di Milanon vetämä kansainvälinen tutkimus "Mielivaltainen optisten järjestelmien optimaalisten viestintäkanavien määrittäminen integroitujen fotoniprosessorien avulla", on mahdollistanut fotonisten sirujen luomisen, jotka laskevat matemaattisesti valon optimaalisen muodon läpäisemään parhaiten minkä tahansa ympäristön, myös sellaisen, joka on tuntematon tai muuttuva ajan myötä.

Tutkimuksessa kehitetyt laitteet ovat pieniä piisiruja, jotka toimivat älykkäinä lähetin-vastaanottimina: ne voivat pareittain työskennellä automaattisesti ja itsenäisesti "laskea", mikä muoto valonsäteellä tulee olla kulkeakseen yleisen ympäristön läpi mahdollisimman tehokkaasti.

Lisäksi ne voivat myös luoda useita päällekkäisiä säteitä, joista jokaisella on oma muoto ja ohjata niitä ilman, että ne häiritsevät toisiaan; Tällä tavalla siirtokapasiteetti kasvaa huomattavasti, aivan kuten seuraavan sukupolven langattomat järjestelmät vaativat.

"Sirumme ovat matemaattisia prosessoreita, jotka tekevät laskelmia valolla erittäin nopeasti ja tehokkaasti, lähes ilman energiankulutusta. Optiset säteet luodaan yksinkertaisilla algebrallisilla operaatioilla, lähinnä summa- ja kertolaskuilla, jotka suoritetaan suoraan valosignaaleille ja lähetetään suoraan mikroantenneilla.

Tämä tekniikka tarjoaa monia etuja: erittäin helppo käsittely, korkea energiatehokkuus ja valtava yli 5000 GHz kaistanleveys”, Francesco Morichetti Politecnico di Milanon Photonic Devices Labin johtaja selittää.

"Tänään kaikki tieto on digitaalista, mutta itse asiassa kuvat, äänet ja kaikki data ovat luonnostaan analogisia. Digitalisaatio mahdollistaa erittäin monimutkaisen käsittelyn, mutta datamäärän kasvaessa nämä toiminnot muuttuvat entistä vähemmän siedettäväksi energian ja laskennan kannalta.

Nykyään on suuri kiinnostus palata analogisten teknologioiden pariin erityisten piirien (analogisten apuprosessorien) kautta, jotka mahdollistavat tulevaisuuden langattomien 5G- ja 6G-yhdysliikennejärjestelmät. Sirumme toimivat juuri näin", Andrea Melloni, Politecnico di Milanon mikro- ja nanoteknologiakeskuksen Polifabin johtaja sanoo.

"Optisia prosessoreita käyttävä analoginen laskenta on ratkaisevan tärkeää useissa sovellusskenaarioissa, jotka sisältävät matemaattisia kiihdyttimiä neuromorfisille järjestelmille, korkean suorituskyvyn laskentaan (HPC) ja tekoälylle, kvanttitietokoneille ja kryptografialle, edistykselliselle lokalisoinnille, paikannus- ja anturijärjestelmille sekä yleisesti ottaen kaikille järjestelmille, joissa vaaditaan suurten datamäärien käsittelyä erittäin suurella nopeudella”, lisää, elektroniikan professori Marc Sorel.

Aiheesta aiemmin:

Fotonisiru ilman litografiaa

Polarisaatiota hyödyntävä fotoninen prosessori