Науковці розробили інноваційні фотонні чипи, що оптимізують передачу світла для оптичних бездротових систем і виводять швидкість передачі даних на новий рівень. Розробка необхідна, зокрема, для мереж 5G і 6G
Створено фотонні чипи для бездротового зв’язку 5-6G Фото: Міланський політехнічний інститут
Оптичний бездротовий зв’язок може більше не мати перешкод. Дослідження Міланського політехнічного інституту, проведене спільно зі Scuola Superiore Sant’Anna в Пізі, Університетом Глазго та Стенфордським університетом і опубліковане в престижному журналі Nature Photonics, дозволило створити фотонні чипи, які математично розраховують оптимальну форму світла для найкращого проходження через будь-яке середовище, навіть те, що невідоме або змінюється з часом.
Проблема добре відома: світло чутливе до будь-якої форми перешкод, навіть дуже маленьких. Подумайте, наприклад, як ми бачимо об’єкти, коли дивимося через матове вікно або просто коли наші окуляри запітніли. Аналогічний ефект відбувається і з променем світла, що несе потоки даних в оптичних бездротових системах: інформація, хоч і присутня, але повністю спотворюється, і її вкрай важко відновити.
Інноваційна технологія фотонних чіпів
Пристрої, розроблені в цьому дослідженні, — це невеликі кремнієві чипи, що виконують роль «розумних» приймачів: працюючи в парі, вони можуть автоматично і незалежно вираховувати, якої форми повинен бути промінь світла, щоб пройти через загальне середовище з максимальною ефективністю. І це ще не все: вони також можуть генерувати кілька променів, що перекриваються, кожен з яких має власну форму, і спрямовувати їх так, щоб вони не заважали один одному. Так, пропускна здатність передачі даних значно збільшується, як того вимагають бездротові системи нового покоління.
Цікаве по темі: Meizu створила розумну каблучку: скільки коштує
Ефективна та вдосконалена обробка
«Наші чипи — це математичні процесори, які виконують обчислення зі світлом дуже швидко та ефективно, майже без споживання енергії. Оптичні промені генеруються за допомогою простих алгебраїчних операцій, по суті, підсумовування і множення, що виконуються безпосередньо над світловими сигналами і передаються мікроантенами, інтегрованими в чипи. Ця технологія має багато переваг: надзвичайно легка обробка, висока енергоефективність і величезна пропускна здатність, що перевищує 5000 ГГц», — пояснює Франческо Морічетті, завідувач лабораторії фотонних пристроїв Міланського політехнічного інституту.
Перехід до аналогових технологій
«Сьогодні вся інформація є цифровою, але насправді, зображення, звуки і всі дані фактично є аналоговими. Оцифрування дозволяє здійснювати дуже складну обробку, але зі збільшенням обсягу даних ці операції стають все менш стійкими з точки зору енергії та обчислень. Сьогодні існує великий інтерес до повернення до аналогових технологій за допомогою спеціальних схем (аналогових співпроцесорів), які слугуватимуть засобами для систем бездротового зв’язку 5G і 6G майбутнього. Наші чипи працюють саме так», — говорить Андреа Меллоні, директор Polifab, центру мікро- та нанотехнологій Міланського політехнічного інституту (Politecnico di Milano).
Застосування в різних галузях
«Аналогові обчислення з використанням оптичних процесорів мають вирішальне значення в численних прикладних сценаріях, які включають математичні прискорювачі для нейроморфних систем, високопродуктивні обчислення і штучний інтелект, квантові комп’ютери і криптографію, передові системи локалізації, позиціонування і сенсорні системи, і взагалі, у всіх системах, де потрібна обробка великих обсягів даних на дуже високій швидкості», — додає Марк Сорель, професор електроніки Інституту TeCIP (Інститут телекомунікацій, комп’ютерної інженерії та фотоніки) Вищої школи Санта-Анна.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
NASA та IBM створюють нову технологію
Створено акумулятор, який заряджається за лічені хвилини
Відомо, коли на в iPhone зʼявляться власні 5G-модеми
За матеріалами scitechdaily.com.
