Нов фотонен чип може да изчисли най-добрата форма на светлината

Светлината е чувствителна към препятствия от всякакъв вид – дори малките могат да блокират нейното разпространение. Този ефект е много подобен на този на лъч, пренасящ поток от данни в оптична безжична система: информацията, докато все още присъства, е напълно изкривена и изключително трудна за възстановяване.
Скорошно проучване на Politecnico di Milano, съвместно с Istituto Superiore Sant'Anna di Pisa, Университета на Глазгоу и Станфордския университет, направи възможно създаването на фотонни чипове, способни математически да изчисляват оптималната форма на светлината. Тези фотонни чипове могат да преминават през всяка среда, дори неизвестна или променяща се във времето, и в крайна сметка оптимизират профила на светлината във „всяка среда“.
Работата е публикувана в статия в Nature Photonics.
Минимален размер, максимална ефективност
Милан ръководи изследванията, довели до разработването на устройствата - малки силициеви чипове, които действат като интелигентни приемо-предаватели. Работейки по двойки, те могат автоматично и независимо да определят каква форма трябва да бъде светлинният лъч, за да премине през общата среда с максимална ефективност.
Те могат също така да генерират множество припокриващи се лъчи, всеки със собствена форма, и да ги насочват, без да си пречат един с друг; по този начин капацитетът на предаване се увеличава значително, както се изисква за системите за безжична комуникация от следващо поколение.
Francesco Morichetti, ръководител на лабораторията за фотонни устройства в Politecnico di Milano, коментира: „Нашите чипове са математически процесори, които извършват оптични изчисления много бързо и ефективно, като не консумират почти никаква енергия.“
„Светлинните лъчи се генерират чрез прости алгебрични операции, по същество суми и умножения, които се извършват директно върху оптичните сигнали и се предават от микроантени, интегрирани в чипа. Тази технология има много предимства: изключително лесна за работа, висока енергийна ефективност , с огромна честотна лента от повече от 5,000 GHz."
Андреа Мелони, директор на Polifab, Центъра за микро и нанотехнологии в Politecnico di Milano, каза: „Днес цялата информация е цифрова. Но факт е, че изображенията, звуците и всички данни са по същество аналогови. Дигитализацията наистина позволява много сложна обработка, но тъй като количеството данни се увеличава, тези операции стават все по-неустойчиви от гледна точка на енергия и изчисления.Има голям интерес към връщането към аналоговата технология чрез специални схеми (аналогови копроцесори), които ще бъдат факторът за бъдещите 5G и 6G безжични мрежи взаимосвързани системи. Ето как работят нашите чипове."
Марк Сорел, професор по електроника в Института за висше образование TeCIP в Санта Ана, каза: „Аналоговите изчисления, използващи оптични процесори, са критични в много сценарии на приложение, включително математически педали за газ за невроморфни системи, високопроизводителни изчисления и изкуствен интелект, квантови компютри и криптография, разширено позициониране, локализация и сензорни системи, както и във всички системи, които изискват високоскоростна обработка на големи количества данни."