Novi fotonski čip može izračunati najbolji oblik svjetlosti

Svjetlost je osjetljiva na prepreke bilo koje vrste - čak i male mogu blokirati njeno širenje. Ovaj efekat je vrlo sličan onom snopa koji nosi tok podataka u optičkom bežičnom sistemu: informacije, iako su još prisutne, potpuno su izobličene i izuzetno ih je teško oporaviti.
Nedavno istraživanje Politecnico di Milano, zajedno sa Istituto Superiore Sant'Anna di Pisa, Univerzitetom u Glasgowu i Univerzitetom Stanford, omogućilo je stvaranje fotonskih čipova sposobnih za matematički proračun optimalnog oblika svjetlosti. Ovi fotonski čipovi mogu proći kroz bilo koje okruženje, čak i nepoznato ili vremenski promjenjivo, i na kraju optimizirati svjetlosni profil u "bilo kojem okruženju".
Rad je objavljen u časopisu Nature Photonics.
Minimalna veličina, maksimalna efikasnost
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 nezavisno da utvrde kakav oblik treba da bude snop svetlosti da bi prošao kroz opšte okruženje sa maksimalnom efikasnošću.
Oni također mogu generirati višestruke preklapajuće grede, svaka sa svojim oblikom, i usmjeravati ih bez ometanja jedne druge; na ovaj način se znatno povećava kapacitet prenosa, što je potrebno za bežične komunikacione sisteme sledeće generacije.
Francesco Morichetti, šef Laboratorije za fotonske uređaje na Politehničkom fakultetu u Milanu, prokomentarisao je: "Naši čipovi su matematički procesori koji obavljaju optičke proračune vrlo brzo i efikasno, ne trošeći gotovo nikakvu energiju."
"Svjetlosni snopovi se generiraju jednostavnim algebarskim operacijama, u suštini zbrojima i množenjem, koje se izvode direktno na optičkim signalima i prenose mikro-antenama integriranim na čipu. Ova tehnologija ima mnoge prednosti: izuzetno laka za rukovanje, visoko energetski učinkovita , sa ogromnim propusnim opsegom većim od 5,000 GHz."
Andrea Melloni, direktor Polifaba, Centra za mikro i nanotehnologiju pri Politecnico di Milano, rekao je: "Danas su sve informacije digitalne. Ali činjenica je da su slike, zvukovi i svi podaci u suštini analogni. Digitalizacija omogućava vrlo složenu obradu, ali kako se količina podataka povećava, ove operacije postaju sve neodrživije u smislu energije i računanja. Postoji veliki interes za povratak analognoj tehnologiji putem namjenskih kola (analognih koprocesora), koji će biti pokretač za buduće 5G i 6G bežične međusobno povezani sistemi. Ovako rade naši čipovi."
Marc Sorel, profesor elektronike na TeCIP institutu za visoko obrazovanje u Santa Ani, rekao je: "Analogno računarstvo pomoću optičkih procesora je kritično u mnogim scenarijima primjene, uključujući matematičke pedale gasa za neuromorfne sisteme, računarstvo visokih performansi i umjetnu inteligenciju, kvantne računare i kriptografiju, napredno pozicioniranje, lokalizaciju i senzorske sisteme, kao i u svim sistemima koji zahtijevaju brzu obradu velikih količina podataka."