Среда, 21 февраля, 2024
ДомойТехнологииРасчеты скорости света: новые фотонные чипы меняют беспроводную связь

Расчеты скорости света: новые фотонные чипы меняют беспроводную связь

- Advertisement -

Были разработаны новые усовершенствованные фотонные чипы, которые оптимизируют передачу света для оптических беспроводных систем. Эти чипы, необходимые для будущих сетей 5G и 6G, представляют собой переход к энергоэффективным аналоговым технологиям и имеют широкое применение в высокоскоростной обработке данных и связи. Фото: Политехнический институт Милана.

Новый прорыв в оптической беспроводной технологии заключается в использовании фотонных чипов, которые эффективно формируют свет для улучшения передачи данных, что имеет решающее значение для развития будущих беспроводных сетей и высокоскоростной обработки данных.

Оптическая беспроводная связь больше не может иметь никаких препятствий. Исследование Миланского политехнического университета, проведенное совместно со Школой Св. Анны в Пизе, Университет Глазгои Стэнфордского университета и опубликовано в престижном журнале Природная фотоникапозволило создать фотонные чипы, которые математически рассчитывают оптимальную форму света, чтобы он лучше всего проходил через любую среду, даже ту, которая неизвестна или меняется с течением времени.

Проблема хорошо известна: свет чувствителен к любым препятствиям, даже очень маленьким. Подумайте, например, о том, как мы видим предметы, глядя в замерзшее окно или просто когда наши очки запотевают. Эффект очень похож на луч света, несущий потоки данных в оптических беспроводных системах: информация, хотя и присутствует, полностью искажена, и ее чрезвычайно трудно получить.

Инновационная технология фотонных чипов

Устройства, разработанные в ходе этого исследования, представляют собой небольшие кремниевые чипы, которые служат интеллектуальными приемопередатчиками: работая в парах, они могут автоматически и независимо «вычислить», какой формы должен быть луч света, чтобы пройти через обычную среду с максимальной эффективностью. И это еще не все: они также могут генерировать несколько перекрывающихся лучей, каждый из которых имеет свою форму, и направлять их, не мешая друг другу; таким образом, пропускная способность значительно увеличивается, как того требуют беспроводные системы следующего поколения.

Эффективная и расширенная обработка

«Наши чипы — это математические процессоры, которые производят вычисления со светом очень быстро и эффективно, практически без потребления энергии. Оптические лучи генерируются посредством простых алгебраических операций, в основном суммирования и умножения, выполняемых непосредственно над световыми сигналами и передаваемых микроантеннами, непосредственно встроенными в чипы. Эта технология предлагает множество преимуществ: чрезвычайно простую обработку, высокую энергоэффективность и огромную полосу пропускания, превышающую 5000 ГГц», — объясняет Франческо Моричетти, руководитель лаборатории фотонных устройств Миланского политехнического университета.

Переход к аналоговым технологиям

«Сегодня вся информация является цифровой, но на самом деле изображения, звуки и все данные по своей сути являются аналоговыми. Оцифровка действительно позволяет выполнять очень сложную обработку, но по мере увеличения объема данных эти операции становятся все менее устойчивыми с точки зрения энергопотребления и вычислений. Сегодня существует большой интерес к возвращению к аналоговым технологиям с помощью выделенных схем (аналоговых сопроцессоров), которые послужат основой для систем беспроводного соединения 5G и 6G будущего. Наши чипы работают именно так», — говорит Андреа Меллони, директор Polifab, центра микро- и нанотехнологий Миланского политехнического университета.

Приложения в различных областях

«Аналоговые вычисления с использованием оптических процессоров имеют решающее значение во многих сценариях применения, включая математические ускорители для нейроморфных систем, высокопроизводительные вычисления (HPC) и искусственный интеллект, квантовые компьютеры и криптографию, расширенные системы локализации, позиционирования и датчиков и в целом во всех системы, где требуется обработка больших объемов данных на очень высокой скорости», — добавляет Марк Сорель, профессор электроники Института TeCIP (Институт телекоммуникаций, компьютерной инженерии и фотоники) Школы Супериоре Сант-Анна.

Ссылка: «Определение оптимальных каналов связи произвольных оптических систем с использованием интегрированных фотонных процессоров», Сейед Мохаммад Сейедин Наваде, Мазияр Миланизаде, Франческо Занетто, Джорджио Феррари, Марко Сампьетро, ​​Марк Сорель, Дэвид А.Б. Миллер, Андреа Меллони и Франческо Моричетти, 23 ноября 2023 г., Природная фотоника.
DOI: 10.1038/s41566-023-01330-w

Работа финансируется в рамках NRRP программой исследований и разработок RESTART «Исследования и инновации в будущих телекоммуникационных системах и сетях, чтобы сделать Италию более умной». В рамках программы RESTART профессор Андреа Меллони, Миланский политехнический университет, и профессор Пьеро Кастальди, Istituto TeCIP, Scuola Superiore Sant’Anna Pisa возглавляют проект, ориентированный на HePIC, и структурный проект «Риголетто», целью которых является разработка фотоники следующего поколения. интегральные схемы и оптические транспортные сети, которые будут поддерживать будущую инфраструктуру 6G.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме