Sosește inovația, cipul care se ocupă de lumină

Wireless optic poate să nu mai aibă obstacole.

Studiu realizat de Politehnica din Milano cu Școala de Studii Avansate Sant'Anna din Pisa și Universitatea din Glasgow și Stanford, publicat în Nature Photonics

Un studiu al Politehnicii din Milano, realizat împreună cu Școala de Studii Avansate Sant'Anna din Pisa, Universitatea din Glasgow și Universitatea din Stanford - publicat de prestigioasa jurnală Nature Photonics - a făcut posibilă crearea unor cipuri fotonice care calculează matematic forma optimă a luminii pentru a trece cel mai bine prin orice mediu, chiar necunoscut sau schimbându-se în timp.

Cercetătorii subliniază că problema este bine cunoscută: lumina este sensibilă la orice formă de obstacol, chiar și la cele foarte mici. Să ne gândim, spun ei, de exemplu la modul în care vedem obiectele privind prin sticlă mată sau pur și simplu purtând ochelari încețoși.

Efectul, continuă oamenii de știință, este complet similar asupra unui fascicul de lumină care transportă fluxuri de date în sisteme optice fără fir: informațiile, deși încă prezente, sunt complet distorsionate și extrem de greu de recuperat. Dispozitivele dezvoltate în această cercetare sunt mici cipuri de siliciu care funcționează ca niște transceiver inteligente: prin cooperare în perechi, pot „calcula” automat și autonom ce formă trebuie să aibă un fascicul de lumină pentru a traversa un mediu generic cu eficiență maximă. Nu numai că, în același timp, pot genera și multe fascicule suprapuse, fiecare cu propria sa formă, și le pot dirija fără a interfera între ele; in acest fel este posibila cresterea semnificativa a capacitatii de transmisie, exact asa cum este cerut de sistemele wireless de noua generatie.

„Cipurile noastre sunt procesoare matematice care se ocupă cu lumina foarte rapid și eficient, aproape fără a consuma energie. Fasciculele optice sunt generate prin operații algebrice simple, în esență adunări și înmulțiri, efectuate direct pe semnalele luminoase și sunt transmise prin microantene integrate direct pe cipuri. Avantajele acestei tehnologii sunt multe: simplitate extremă a procesării, eficiență energetică ridicată și lățime de bandă enormă, care depășește 5000 GHz.” spune Francesco Morichetti, șeful Laboratorului de Dispozitive Fotonice de la Politehnica din Milano.

„Astăzi toate informațiile sunt digitale, dar în realitate, imaginile, sunetele și toate datele sunt intrinsec analogice. Digitalizarea permite procesări foarte complexe, dar pe măsură ce volumul de date crește, aceste operațiuni devin din ce în ce mai dificil de susținut din punct de vedere energetic și computațional. Astăzi privim cu mare interes o revenire la tehnologiile analogice, prin circuite dedicate (coprocesoare analogice) care să permită sistemele de interconectare wireless 5G și 6G ale viitorului. Cipurile noastre funcționează exact așa”, subliniază Andrea Melloni, directorul Polifab, centrul de micro și nanotehnologie al Politehnicii din Milano.

Marc Sorel, profesor de electronică la Institutul TeCIP (Institutul de Telecomunicații, Inginerie Calculatoare și Fotonică) de la Scuola Superiore Sant'Anna, adaugă în final că „calculul analogic efectuat cu procesoare optice este crucial în numeroase scenarii de aplicații care includ acceleratoare matematice pentru sisteme neuromorfe, calcul de înaltă performanță (HPC) e inteligenta artificiala, calculatoare cuantice și criptografie, sisteme avansate de localizare, poziționare și senzori și, în general, toate sistemele în care este necesară prelucrarea unor cantități mari de date la viteză foarte mare”.

BlogInnovazione.it