Nauja fotoninė mikroschema gali apskaičiuoti geriausią šviesos formą

Šviesa jautri bet kokioms kliūtims – net mažos gali trukdyti jos sklidimui. Šis efektas labai panašus į spindulį, pernešantį duomenų srautą optinėje belaidėje sistemoje: informacija, nors ir vis dar yra, yra visiškai iškraipyta ir labai sunkiai atkuriama.
Neseniai Politecnico di Milano kartu su Istituto Superiore Sant'Anna di Pisa, Glazgo ir Stanfordo universitetais atliktas tyrimas leido sukurti fotoninius lustus, galinčius matematiškai apskaičiuoti optimalią šviesos formą. Šie fotoniniai lustai gali prasiskverbti per bet kokią aplinką, net ir nežinomą ar besikeičiančią laiku, ir galiausiai optimizuoti šviesos profilį „bet kurioje aplinkoje“.
Darbas paskelbtas žurnale Nature Photonics.
Minimalus dydis, maksimalus efektyvumas
Milanas vadovavo tyrimams, kurių dėka buvo sukurti įrenginiai – maži silicio lustai, kurie veikia kaip išmanieji siųstuvai-imtuvai. Dirbdami poromis, jie gali automatiškai ir savarankiškai nustatyti, kokios formos turi būti šviesos pluoštas, kad jis maksimaliai efektyviai praeitų per bendrą aplinką.
Jie taip pat gali generuoti kelis persidengiančius spindulius, kurių kiekvienas turi savo formą, ir nukreipti juos netrukdydamas vienas kitam; tokiu būdu labai padidinamas perdavimo pajėgumas, kaip reikia naujos kartos belaidžio ryšio sistemoms.
Francesco Morichetti, Milano politechnikos instituto Fotoninių įrenginių laboratorijos vadovas, komentavo: „Mūsų lustai yra matematiniai procesoriai, kurie labai greitai ir efektyviai atlieka optinius skaičiavimus, beveik nenaudoja energijos.
"Šviesos pluoštai generuojami naudojant paprastas algebrines operacijas, iš esmės sumas ir daugyba, kurios atliekamos tiesiai ant optinių signalų ir perduodamos mikro antenomis, integruotomis į lustą. Ši technologija turi daug privalumų: ypač lengva valdyti, labai taupo energiją. , kurio pralaidumas yra didesnis nei 5,000 GHz.
Andrea Melloni, Polifab, Politecnico di Milano mikro ir nanotechnologijų centro direktorius, sakė: "Šiandien visa informacija yra skaitmeninė. Tačiau faktas yra tas, kad vaizdai, garsai ir visi duomenys iš esmės yra analogiški. Skaitmeninimas leidžia apdoroti labai sudėtingą informaciją, tačiau didėjant duomenų kiekiui, šios operacijos tampa vis netvarios energijos ir skaičiavimo požiūriu. Yra daug susidomėjimo grįžti prie analoginių technologijų naudojant tam skirtas grandines (analoginius koprocesorius), kurios bus ateities 5G ir 6G belaidžio ryšio priemonė. tarpusavyje sujungtų sistemų. Taip veikia mūsų lustai."
Marcas Sorelis, elektronikos profesorius iš TeCIP aukštojo mokslo instituto Santa Anoje, sakė: „Analoginis skaičiavimas naudojant optinius procesorius yra labai svarbus daugelyje programų scenarijų, įskaitant matematinius dujų pedalus neuromorfinėms sistemoms, didelio našumo skaičiavimus ir dirbtinį intelektą, kvantinius kompiuterius. ir kriptografiją, pažangias padėties nustatymo, lokalizavimo ir jutiklių sistemas, taip pat visose sistemose, kurioms reikalingas didelis didelių duomenų kiekių apdorojimas.