Το νέο φωτονικό τσιπ μπορεί να υπολογίσει την καλύτερη μορφή φωτός

Το φως είναι ευαίσθητο σε κάθε είδους εμπόδια - ακόμη και μικρά μπορούν να εμποδίσουν τη διάδοσή του. Αυτό το φαινόμενο είναι πολύ παρόμοιο με αυτό μιας δέσμης που μεταφέρει μια ροή δεδομένων σε ένα οπτικό ασύρματο σύστημα: οι πληροφορίες, ενώ εξακολουθούν να υπάρχουν, είναι εντελώς παραμορφωμένες και εξαιρετικά δύσκολο να ανακτηθούν.
Μια πρόσφατη μελέτη από το Politecnico di Milano, μαζί με το Istituto Superiore Sant'Anna di Pisa, το Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης και το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, κατέστησε δυνατή τη δημιουργία φωτονικών τσιπ ικανών να υπολογίζουν μαθηματικά το βέλτιστο σχήμα του φωτός. Αυτά τα φωτονικά τσιπ μπορούν να περάσουν από οποιοδήποτε περιβάλλον, ακόμη και άγνωστο ή χρονικά μεταβαλλόμενο, και τελικά να βελτιστοποιήσουν το προφίλ φωτός σε "οποιοδήποτε περιβάλλον".
Η εργασία δημοσιεύεται σε άρθρο στο Nature Photonics.
Ελάχιστο μέγεθος, μέγιστη απόδοση
Η Μίλαν ηγήθηκε της έρευνας που οδήγησε στην ανάπτυξη των συσκευών - μικρών τσιπ πυριτίου που λειτουργούν ως έξυπνοι πομποδέκτες. Δουλεύοντας σε ζευγάρια, μπορούν αυτόματα και ανεξάρτητα να προσδιορίσουν το σχήμα που πρέπει να έχει μια δέσμη φωτός για να περάσει από το γενικό περιβάλλον με τη μέγιστη απόδοση.
Μπορούν επίσης να δημιουργήσουν πολλαπλές επικαλυπτόμενες δοκούς, η καθεμία με το δικό της σχήμα, και να τις κατευθύνουν χωρίς να παρεμβαίνουν μεταξύ τους. Με αυτόν τον τρόπο, η ικανότητα μετάδοσης αυξάνεται σημαντικά, όπως απαιτείται για συστήματα ασύρματης επικοινωνίας επόμενης γενιάς.
Ο Francesco Morichetti, επικεφαλής του εργαστηρίου φωτονικών συσκευών στο Politecnico di Milano, σχολίασε: «Τα τσιπ μας είναι μαθηματικοί επεξεργαστές που εκτελούν οπτικούς υπολογισμούς πολύ γρήγορα και αποτελεσματικά, καταναλώνοντας σχεδόν καθόλου ενέργεια».
"Οι δέσμες φωτός παράγονται από απλές αλγεβρικές πράξεις, ουσιαστικά αθροίσματα και πολλαπλασιασμούς, οι οποίες εκτελούνται απευθείας στα οπτικά σήματα και μεταδίδονται από μικρο-κεραίες ενσωματωμένες στο τσιπ. Αυτή η τεχνολογία έχει πολλά πλεονεκτήματα: εξαιρετικά εύκολη στο χειρισμό, εξαιρετικά ενεργειακά αποδοτική , με τεράστιο εύρος ζώνης άνω των 5,000 GHz."
Ο Andrea Melloni, Διευθυντής του Polifab, του Κέντρου Μικροτεχνολογίας και Νανοτεχνολογίας στο Politecnico di Milano, δήλωσε: "Σήμερα, όλες οι πληροφορίες είναι ψηφιακές. Αλλά το γεγονός είναι ότι οι εικόνες, οι ήχοι και όλα τα δεδομένα είναι ουσιαστικά αναλογικά. Η ψηφιοποίηση επιτρέπει πολύ περίπλοκη επεξεργασία. αλλά καθώς αυξάνεται ο όγκος των δεδομένων, αυτές οι λειτουργίες γίνονται όλο και πιο μη βιώσιμες όσον αφορά την ενέργεια και τον υπολογισμό. Υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον για την επιστροφή στην αναλογική τεχνολογία μέσω αποκλειστικών κυκλωμάτων (αναλογικοί συνεπεξεργαστές), τα οποία θα είναι ο βοηθός για μελλοντικά ασύρματα 5G και 6G Διασυνδεδεμένα συστήματα. Έτσι λειτουργούν τα τσιπ μας».
Ο Marc Sorel, Καθηγητής Ηλεκτρονικής στο Ινστιτούτο Ανώτατης Εκπαίδευσης TeCIP στη Σάντα Άνα, δήλωσε: «Ο αναλογικός υπολογισμός με χρήση οπτικών επεξεργαστών είναι κρίσιμος σε πολλά σενάρια εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων των μαθηματικών πεντάλ αερίου για νευρομορφικά συστήματα, υπολογιστών υψηλής απόδοσης και τεχνητής νοημοσύνης, κβαντικούς υπολογιστές και κρυπτογραφία, προηγμένα συστήματα εντοπισμού θέσης, εντοπισμού και αισθητήρων, καθώς και σε όλα τα συστήματα που απαιτούν επεξεργασία μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων υψηλής ταχύτητας».