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創新,處理光的晶片問世

光纖無線可能不再有障礙。

米蘭理工學院、比薩聖塔安娜高等研究院、格拉斯哥大學和史丹佛大學的研究成果發表在《自然光子學》上

米蘭理工學院與比薩聖安娜高等研究學院、格拉斯哥大學和史丹佛大學合作進行的一項研究(由著名雜誌《自然光子學》發表)使得創造一些 光子晶片 它以數學方式計算出光線的最佳形狀,以最好地穿過任何環境,即使是未知的或隨時間變化的環境。

研究人員指出,這個問題是眾所周知的:光對任何形式的障礙物都很敏感,即使是非常小的障礙物。 他們說,讓我們思考我們如何透過磨砂玻璃或簡單地戴上有霧的眼鏡來看到物體。

學者們繼續說,這種效果與光學無線系統中攜帶資料流的光束完全相似:資訊雖然仍然存在,但完全扭曲且極難恢復。 這項研究中開發的設備是小型矽晶片,其工作原理類似於智慧收發器:透過成對合作,它們可以自動、自主地「計算」光束必須具有什麼形狀才能以最大效率穿過一般環境。 不僅如此,同時它們還可以產生許多重疊的光束,每個光束都有自己的形狀,並引導它們而不會相互幹擾; 透過這種方式,可以顯著提高傳輸容量,正如新一代無線系統所要求的那樣。

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「我們的晶片是數學處理器,可以非常快速有效地處理光,幾乎不消耗能量。 光束透過簡單的代數運算(本質上是加法和乘法)生成,直接對光訊號進行,並透過直接整合在晶片上的微天線進行傳輸。 這項技術的優點很多:處理極其簡單、能源效率高以及超過 5000 GHz 的巨大頻寬。” 米蘭理工學院光子裝置實驗室負責人 Francesco Morichetti 說。

「如今,所有資訊都是數位化的,但實際上,影像、聲音和所有數據本質上都是模擬的。 數位化允許非常複雜的處理,但隨著數據量的增長,從能源和計算的角度來看,這些操作變得越來越難以維持。 今天,我們非常感興趣地希望透過專用電路(類比協處理器)回歸類比技術,這將支援未來的 5G 和 6G 無線互連繫統。 我們的晶片的工作原理正是如此”,米蘭理工學院微奈米技術中心 Polifab 主任 Andrea Melloni 強調。

聖安娜高等學校 TeCIP 研究所(電信、電腦工程和光子學研究所)的電子學教授 Marc Sorel 最後補充道:「使用光學處理器進行的模擬計算在許多應用場景中至關重要,其中包括數學加速器神經形態系統、高效能運算(HPC) e 人工智能、量子電腦和密碼學、先進的本地化、定位和感測器系統,以及一般需要高速處理大量資料的所有系統」。

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