Ny fotonisk brikke kan beregne den beste lysformen

Lys er følsomt for alle slags hindringer - selv små kan blokkere forplantningen. Denne effekten er veldig lik den til en stråle som bærer en datastrøm i et optisk trådløst system: informasjonen, mens den fortsatt er til stede, er fullstendig forvrengt og ekstremt vanskelig å gjenopprette.
En fersk studie av Politecnico di Milano, sammen med Istituto Superiore Sant'Anna di Pisa, University of Glasgow og Stanford University, har gjort det mulig å lage fotoniske brikker som er i stand til matematisk å beregne den optimale formen på lys. Disse fotoniske brikkene kan passere gjennom ethvert miljø, til og med ukjente eller tidsvarierende, og til slutt optimalisere lysprofilen i "hvilket som helst miljø".
Arbeidet er publisert i en artikkel i Nature Photonics.
Minimum størrelse, maksimal effektivitet
Milan ledet forskningen som førte til utviklingen av enhetene – små silisiumbrikker som fungerer som smarte transceivere. Ved å jobbe i par, kan de automatisk og uavhengig finne ut hvilken form en lysstråle må ha for å kunne passere gjennom det generelle miljøet med maksimal effektivitet.
De kan også generere flere overlappende stråler, hver med sin egen form, og rette dem uten å forstyrre hverandre; på denne måten økes overføringskapasiteten kraftig, slik det kreves for neste generasjons trådløse kommunikasjonssystemer.
Francesco Morichetti, leder for Photonic Devices Laboratory ved Politecnico di Milano, kommenterte: "Britene våre er matematiske prosessorer som utfører optiske beregninger veldig raskt og effektivt, og bruker nesten ingen energi."
"Lysstrålene genereres av enkle algebraiske operasjoner, i hovedsak summer og multiplikasjoner, som utføres direkte på de optiske signalene og sendes av mikroantenner integrert på brikken. Denne teknologien har mange fordeler: ekstremt lett å håndtere, svært energieffektivt , med en enorm båndbredde på mer enn 5,000 GHz."
Andrea Melloni, direktør for Polifab, Senter for mikro- og nanoteknologi ved Politecnico di Milano, sa: "I dag er all informasjon digital. Men faktum er at bilder, lyder og alle data i hovedsak er analoge. Digitalisering muliggjør veldig kompleks prosessering, men etter hvert som datamengden øker, blir disse operasjonene stadig mer uholdbare når det gjelder energi og beregning. Det er stor interesse for å gå tilbake til analog teknologi gjennom dedikerte kretser (analoge koprosessorer), som vil være muliggjøringen for fremtidig trådløs 5G og 6G sammenkoblede systemer. Dette er hvordan brikkene våre fungerer."
Marc Sorel, professor i elektronikk ved TeCIP Institute of Higher Education i Santa Ana, sa: "Analog databehandling ved bruk av optiske prosessorer er kritisk i mange applikasjonsscenarier, inkludert matematiske gasspedaler for nevromorfe systemer, høyytelses databehandling og kunstig intelligens, kvantedatamaskiner. og kryptografi, avansert posisjonering, lokalisering og sensorsystemer, så vel som i alle systemer som krever høyhastighetsbehandling av store datamengder."