Ученые разработали инновационные фотонные чипы, оптимизирующие передачу света для оптических беспроводных систем и выводящие скорость передачи данных на новый уровень. Разработка необходима, в частности, для сетей 5G и 6G
Созданы фотонные чипы для беспроводной связи 5-6G Фото: Миланский политехнический институт
Оптическая беспроводная связь может больше не иметь препятствий. Исследование Миланского политехнического института, проведенное совместно со Scuola Superiore Sant’Anna в Пизе, Университетом Глазго и Стэнфордским университетом и опубликованное в престижном журнале Nature Photonics, позволило создать фотонные чипы, которые математически рассчитывают оптимальную форму света для наилучшего прохождения через любую среду, даже ту, которая неизвестна или меняется со временем.
Проблема хорошо известна: свет чувствителен к любой форме препятствий, даже очень маленьких. Подумайте, например, как мы видим объекты, когда смотрим через матовое окно или просто когда наши очки запотевают. Аналогичный эффект происходит и с лучом света, несущим потоки данных в оптических беспроводных системах: информация, хоть и присутствует, но полностью искажается, и ее крайне трудно восстановить.
Инновационная технология фотонных чипов
Устройства, разработанные в этом исследовании, — это небольшие кремниевые чипы, выполняющие роль «умных» приемников: работая в паре, они могут автоматически и независимо высчитывать, какой формы должен быть луч света, чтобы пройти через общую среду с максимальной эффективностью. И это еще не все: они также могут генерировать несколько перекрывающихся лучей, каждый из которых имеет собственную форму, и направлять их так, чтобы они не мешали друг другу. Так, пропускная способность передачи данных значительно увеличивается, как того требуют беспроводные системы нового поколения.
Интересное по теме: Meizu создала умное кольцо: сколько стоит
Эффективная и усовершенствованная обработка
«Наши чипы — это математические процессоры, которые выполняют вычисления со светом очень быстро и эффективно, почти без потребления энергии. Оптические лучи генерируются с помощью простых алгебраических операций, по сути, суммирования и умножения, выполняемых непосредственно над световыми сигналами и передаются микроантеннами, интегрированными в чипы. Эта технология имеет много преимуществ: чрезвычайно легкая обработка, высокая энергоэффективность и огромная пропускная способность, превышающая 5000 ГГц», — объясняет Франческо Моричетти, заведующий лабораторией фотонных устройств Миланского политехнического института.
Переход к аналоговым технологиям
«Сегодня вся информация является цифровой, но на самом деле, изображения, звуки и все данные фактически — аналоговые. Оцифровка позволяет осуществлять очень сложную обработку, но с увеличением объема данных эти операции становятся все менее устойчивыми с точки зрения энергии и вычислений. Сегодня существует большой интерес к возвращению к аналоговым технологиям с помощью специальных схем (аналоговых сопроцессоров), которые будут служить средствами для систем беспроводной связи 5G и 6G будущего. Наши чипы работают именно так», — говорит Андреа Меллони, директор Polifab, центра микро- и нанотехнологий Миланского политехнического института (Politecnico di Milano).
Применение в различных отраслях
«Аналоговые вычисления с использованием оптических процессоров имеют решающее значение в многочисленных прикладных сценариях, которые включают математические ускорители для нейроморфных систем, высокопроизводительные вычисления и искусственный интеллект, квантовые компьютеры и криптографию, передовые системы локализации, позиционирования и сенсорные системы, и вообще, во всех системах, где требуется обработка больших объемов данных на очень высокой скорости», — добавляет Марк Сорель, профессор электроники Института TeCIP (Институт телекоммуникаций, компьютерной инженерии и фотоники) Высшей школы Санта-Анна.
Ознакомьтесь с другими популярными материалами:
NASA и IBM создают новую технологию
Создан аккумулятор, который заряжается за считанные минуты
Известно, когда в iPhone появятся собственные 5G-модемы
По материалам scitechdaily.com.
