①新研究使制造光子芯片成為可能; ②該芯片可以用數(shù)學(xué)方法計(jì)算出光的最佳形狀,以最佳的狀態(tài)通過(guò)任何環(huán)境; ③使用光學(xué)處理器的模擬計(jì)算在許多應(yīng)用場(chǎng)景中至關(guān)重要。
財(cái)聯(lián)社11月30日訊(編輯 黃君芝)據(jù)報(bào)道,一項(xiàng)光學(xué)無(wú)線技術(shù)的新突破采用了光子芯片,可以有效地塑造光線以改善數(shù)據(jù)傳輸,這對(duì)未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和高速數(shù)據(jù)處理的進(jìn)步至關(guān)重要,無(wú)線光學(xué)傳輸或許可以不再有任何障礙。
意大利米蘭理工大學(xué)與比薩圣安娜高等學(xué)校、英國(guó)格拉斯哥大學(xué)和美國(guó)斯坦福大學(xué)聯(lián)合進(jìn)行的一項(xiàng)研究,已在《自然光子學(xué)》雜志上發(fā)表。該研究使制造光子芯片成為可能,該芯片可以用數(shù)學(xué)方法計(jì)算出光的最佳形狀,以最佳的狀態(tài)通過(guò)任何環(huán)境,甚至是未知或隨時(shí)間變化的環(huán)境。
問(wèn)題是眾所周知的:光對(duì)任何形式的障礙物都很敏感,即使是很小的障礙物。例如,想想當(dāng)我們透過(guò)一扇結(jié)霜的窗戶看東西時(shí),或者當(dāng)我們的眼鏡起霧時(shí),我們是如何看到物體的。這種效應(yīng)與光學(xué)無(wú)線系統(tǒng)中攜帶數(shù)據(jù)流的光束非常相似:信息雖然仍然存在,但已完全扭曲,極難恢復(fù)。
有鑒于此,研究人員開(kāi)發(fā)了這個(gè)新設(shè)備——用作智能收發(fā)器的小型硅芯片:它們成對(duì)地工作,可以自動(dòng)且獨(dú)立地“計(jì)算”光束需要什么形狀,以便以最大效率穿過(guò)一般環(huán)境。
這還不是全部:它們還可以生成多個(gè)重疊的光束,每個(gè)光束都有自己的形狀,并引導(dǎo)它們而不互相干擾;這樣,傳輸容量就大大增加,正如下一代無(wú)線系統(tǒng)所要求的那樣。
研究人員說(shuō),“我們的芯片是數(shù)學(xué)處理器,可以非常快速有效地進(jìn)行光計(jì)算,幾乎不消耗能源。光束是通過(guò)簡(jiǎn)單的代數(shù)運(yùn)算產(chǎn)生的,本質(zhì)上是求和和乘法,直接對(duì)光信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算,并由直接集成在芯片上的微天線傳輸?!?/p>
“這項(xiàng)技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn):極其容易處理,高能效,以及超5000 GHz的巨大帶寬?!彼麄冄a(bǔ)充說(shuō)。
今天,所有的信息都是數(shù)字化的,但事實(shí)上,圖像、聲音和所有數(shù)據(jù)本質(zhì)上都是模擬的。數(shù)字化確實(shí)允許非常復(fù)雜的處理,但隨著數(shù)據(jù)量的增加,這些操作在能源和計(jì)算方面變得越來(lái)越不可持續(xù)。
“如今,通過(guò)專用電路(模擬協(xié)處理器),人們對(duì)回歸模擬技術(shù)非常感興趣,這些電路將成為未來(lái)5G和6G無(wú)線互聯(lián)系統(tǒng)的推動(dòng)者。我們的芯片就是這樣工作的,”他們說(shuō)。
研究人員指出,使用光學(xué)處理器的模擬計(jì)算在許多應(yīng)用場(chǎng)景中至關(guān)重要,包括神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)的 數(shù)學(xué)加速器、高性能計(jì)算(HPC)和人工智能、量子計(jì)算機(jī)和密碼學(xué)、定位和傳感器系統(tǒng),以及通常需要高速處理大量數(shù)據(jù)的所有系統(tǒng)。