El nou xip fotònic pot calcular la millor forma de llum

La llum és sensible als obstacles de qualsevol tipus, fins i tot els petits poden bloquejar-ne la propagació. Aquest efecte és molt semblant al d'un feix que transporta un flux de dades en un sistema sense fil òptic: la informació, encara que està present, està completament distorsionada i és extremadament difícil de recuperar.
Un estudi recent del Politecnico di Milano, juntament amb l'Istituto Superiore Sant'Anna di Pisa, la Universitat de Glasgow i la Universitat de Stanford, ha permès crear xips fotònics capaços de calcular matemàticament la forma òptima de la llum. Aquests xips fotònics poden passar per qualsevol entorn, fins i tot els desconeguts o que varien en el temps, i finalment optimitzar el perfil de llum en "qualsevol entorn".
El treball es publica en un article a Nature Photonics.
Mida mínima, màxima eficiència
Milan va liderar la investigació que va conduir al desenvolupament dels dispositius: petits xips de silici que actuen com a transceptors intel·ligents. Treballant per parelles, poden determinar de manera automàtica i independent quina forma ha de tenir un feix de llum per passar per l'entorn general amb la màxima eficiència.
També poden generar múltiples feixos superposats, cadascun amb la seva pròpia forma, i dirigir-los sense interferir entre ells; d'aquesta manera, s'incrementa molt la capacitat de transmissió, tal com requereixen els sistemes de comunicació sense fil de nova generació.
Francesco Morichetti, cap del Laboratori de Dispositius Fotònics del Politecnico di Milano, va comentar: "Els nostres xips són processadors matemàtics que realitzen càlculs òptics de manera molt ràpida i eficient, sense consumir gairebé cap energia".
"Els raigs de llum es generen mitjançant operacions algebraiques senzilles, bàsicament sumes i multiplicacions, que es realitzen directament sobre els senyals òptics i es transmeten per microantenes integrades al xip. Aquesta tecnologia té molts avantatges: extremadament fàcil de manejar, altament eficient energèticament. , amb una amplada de banda enorme de més de 5,000 GHz".
Andrea Melloni, directora de Polifab, el Centre de Micro i Nanotecnologia del Politecnico di Milano, va dir: "Avui, tota la informació és digital. Però el fet és que les imatges, els sons i totes les dades són essencialment analògiques. La digitalització permet un processament molt complex. però a mesura que augmenta la quantitat de dades, aquestes operacions es tornen cada cop més insostenibles en termes d'energia i càlcul.Hi ha molt d'interès a tornar a la tecnologia analògica a través de circuits dedicats (coprocessadors analògics), que seran l'habilitador del futur sense fil 5G i 6G. sistemes interconnectats. Així és com funcionen els nostres xips".
Marc Sorel, professor d'electrònica de l'Institut d'Educació Superior TeCIP de Santa Ana, va dir: "La informàtica analògica amb processadors òptics és fonamental en molts escenaris d'aplicació, inclosos els pedals de gas matemàtics per a sistemes neuromòrfics, la informàtica d'alt rendiment i la intel·ligència artificial, els ordinadors quàntics. i sistemes de criptografia, posicionament avançat, localització i sensors, així com en tots els sistemes que requereixen un processament d'alta velocitat de grans quantitats de dades".