Революция в оптической беспроводной связи: Фотонные чипы формируют свет для улучшения передачи данных

Исследователи из Миланского политехнического института, Высшей школы Святой Анны в Пизе, Университета Глазго и Стэнфордского университета добились значительных успехов в области оптических беспроводных технологий. Их исследование, опубликованное в уважаемом журнале Nature Photonics, представляет фотонные чипы, которые могут математически рассчитать оптимальную форму света для эффективного прохождения через любую среду, даже если она неизвестна или постоянно меняется.

Одной из главных проблем оптической беспроводной связи является чувствительность света к препятствиям, какими бы маленькими они ни были. Подобно тому, как мы пытаемся ясно видеть сквозь матовое окно или запотевшие очки, пучки света, несущие потоки данных в оптических беспроводных системах, подвергаются искажениям и крайне затрудняют получение информации.

Исследовательская группа разработала небольшие кремниевые чипы, которые выступают в роли интеллектуальных приемопередатчиков. Работая в паре, эти чипы могут автономно рассчитывать идеальную форму луча света для эффективного прохождения через любую среду. Кроме того, они могут генерировать несколько перекрывающихся лучей индивидуальной формы и направлять их без помех. Это значительно повышает пропускную способность, отвечая требованиям беспроводных систем нового поколения.

Франческо Моричетти, руководитель лаборатории фотонных устройств в Миланском политехническом институте, объясняет, что эти чипы представляют собой математические процессоры, выполняющие быстрые и энергоэффективные вычисления с помощью света. Используя простые алгебраические операции непосредственно над световыми сигналами и передавая их через встроенные в чипы микроантенны, технология обеспечивает многочисленные преимущества, такие как простота обработки, высокая энергоэффективность и впечатляющая пропускная способность, превышающая 5000 ГГц.

Несмотря на то, что в современном мире доминирует цифровая информация, важно понимать, что изображения, звуки и все данные по своей сути являются аналоговыми. Хотя оцифровка позволяет выполнять сложную обработку, требования к энергии и вычислениям становятся все менее устойчивыми по мере увеличения объема данных. Это привело к возобновлению интереса к аналоговым технологиям, в частности к специализированным схемам, известным как аналоговые сопроцессоры. Эти микросхемы будут играть важную роль в будущих беспроводных системах связи 5G и 6G. Новые фотонные чипы идеально вписываются в этот переход к аналоговым технологиям".

Андреа Меллони, директор Polifab, центра микро- и нанотехнологий Миланского политехнического института, подчеркивает значение этих чипов, заявляя, что они служат помощниками для беспроводных систем связи будущего. Используя возможности аналоговых технологий, эти чипы прокладывают путь к более устойчивой и эффективной обработке данных в сфере оптической беспроводной связи.