Novi fotonski čip može izračunati najbolji oblik svjetlosti

Svjetlost je osjetljiva na prepreke bilo koje vrste - čak i male mogu blokirati njeno širenje. Taj je učinak vrlo sličan onom snopa koji prenosi tok podataka u optičkom bežičnom sustavu: informacija, dok je još uvijek prisutna, potpuno je iskrivljena i vrlo ju je teško vratiti.
Nedavna studija Politecnico di Milano, zajedno s Istituto Superiore Sant'Anna di Pisa, Sveučilištem u Glasgowu i Sveučilištem Stanford, omogućila je stvaranje fotoničkih čipova sposobnih za matematički proračun optimalnog oblika svjetlosti. Ovi fotonski čipovi mogu proći kroz bilo koje okruženje, čak i ono nepoznato ili vremenski promjenjivo, i u konačnici optimiziraju svjetlosni profil u "bilo kojem okruženju".
Rad je objavljen u časopisu Nature Photonics.
Minimalna veličina, maksimalna učinkovitost
Milan je vodio istraživanje koje je dovelo do razvoja uređaja - malih silikonskih čipova koji djeluju kao pametni primopredajnici. Radeći u parovima, oni mogu automatski i neovisno odrediti kakav oblik treba imati snop svjetlosti kako bi prošao kroz opću okolinu s maksimalnom učinkovitošću.
Također mogu generirati više preklapajućih greda, od kojih svaka ima svoj oblik, i usmjeravati ih bez međusobnog ometanja; na ovaj način, kapacitet prijenosa je znatno povećan, što je potrebno za sljedeće generacije bežičnih komunikacijskih sustava.
Francesco Morichetti, voditelj Laboratorija za fotonske uređaje na Politecnico di Milano, komentirao je: "Naši čipovi su matematički procesori koji izvode optičke izračune vrlo brzo i učinkovito, ne trošeći gotovo nikakvu energiju."
"Svjetlosne zrake generiraju se jednostavnim algebarskim operacijama, u biti zbrojevima i množenjima, koje se izvode izravno na optičkim signalima i prenose mikro-antene integrirane na čipu. Ova tehnologija ima mnoge prednosti: izuzetno laka za rukovanje, vrlo energetski učinkovita , s velikom propusnošću od više od 5,000 GHz."
Andrea Melloni, direktor Polifaba, Centra za mikro i nanotehnologiju na Politecnico di Milano, rekao je: "Danas su sve informacije digitalne. Ali činjenica je da su slike, zvukovi i svi podaci u biti analogni. Digitalizacija doista omogućuje vrlo složenu obradu, ali kako se količina podataka povećava, te operacije postaju sve više neodržive u smislu energije i računanja. Postoji veliki interes za povratak na analognu tehnologiju kroz namjenske sklopove (analogne koprocesore), koji će biti pokretač budućih 5G i 6G bežičnih mreža međusobno povezani sustavi. Ovako rade naši čipovi."
Marc Sorel, profesor elektronike na Institutu za visoko obrazovanje TeCIP u Santa Ani, rekao je: "Analogno računalstvo koje koristi optičke procesore ključno je u mnogim scenarijima primjene, uključujući matematičke papučice gasa za neuromorfne sustave, računalstvo visokih performansi i umjetnu inteligenciju, kvantna računala i kriptografiju, napredno pozicioniranje, lokalizaciju i senzorske sustave, kao i u svim sustavima koji zahtijevaju brzu obradu velikih količina podataka."