La conexión inalámbrica óptica ya no tendrá obstáculos. Un estudio del Politecnico di Milano, realizado junto con la Scuola Superiore Sant'Anna de Pisa, la Universidad de Glasgow y la Universidad de Stanford, y publicado en Nature Photonics , ha hecho posible crear chips fotónicos que calculan matemáticamente la forma óptima de la luz para atravesar mejor cualquier entorno, incluso uno desconocido o que cambia con el tiempo.
El problema es bien conocido:la luz es sensible a cualquier tipo de obstáculo, incluso los más pequeños. Pensemos, por ejemplo, en cómo vemos los objetos cuando miramos a través de una ventana esmerilada o simplemente cuando nuestras gafas se empañan. El efecto es bastante similar en un haz de luz que transporta flujos de datos en sistemas inalámbricos ópticos:la información, aunque todavía está presente, está completamente distorsionada y es extremadamente difícil de recuperar.
Los dispositivos desarrollados en esta investigación son pequeños chips de silicio que sirven como transceptores inteligentes:trabajando en pares, pueden 'calcular' de forma automática e independiente qué forma debe tener un haz de luz para atravesar un entorno genérico con la máxima eficiencia. Y eso no es todo:también pueden generar múltiples haces superpuestos, cada uno con su propia forma, y dirigirlos sin que interfieran entre sí; De esta manera, la capacidad de transmisión aumenta significativamente, tal como lo requieren los sistemas inalámbricos de próxima generación.
"Nuestros chips son procesadores matemáticos que realizan cálculos con luz de forma muy rápida y eficiente, casi sin consumo de energía. Los haces ópticos se generan mediante operaciones algebraicas simples, esencialmente sumas y multiplicaciones, realizadas directamente sobre las señales luminosas y transmitidas directamente por microantenas. integrada en los chips, esta tecnología ofrece muchas ventajas:procesamiento extremadamente sencillo, alta eficiencia energética y un enorme ancho de banda que supera los 5000 GHz", explica Francesco Morichetti, director del Laboratorio de Dispositivos Fotónicos del Politécnico de Milán.
"Hoy en día, toda la información es digital, pero, de hecho, las imágenes, los sonidos y todos los datos son inherentemente analógicos. La digitalización permite un procesamiento muy complejo, pero a medida que aumenta el volumen de datos, estas operaciones se vuelven cada vez menos sostenibles en términos de energía y computación hoy existe un gran interés en volver a las tecnologías analógicas, a través de circuitos dedicados (coprocesadores analógicos) que servirán como habilitadores para los sistemas de interconexión inalámbrica 5G y 6G. Nuestros chips funcionan así", Andrea Melloni. , dice el director de Polifab, el centro de micro y nanotecnología del Politecnico di Milano.
"La computación analógica utilizando procesadores ópticos es crucial en numerosos escenarios de aplicación que incluyen aceleradores matemáticos para sistemas neuromórficos, computación de alto rendimiento (HPC) e inteligencia artificial, computadoras cuánticas y criptografía, sistemas avanzados de localización, posicionamiento y sensores y, en general, en todos sistemas donde se requiere el procesamiento de grandes cantidades de datos a muy alta velocidad", añade Marc Sorel, profesor de Electrónica en el Instituto TeCIP (Instituto de Telecomunicaciones, Ingeniería Informática y Fotónica) de la Scuola Superiore Sant'Anna.
Más información: SeyedMohammad SeyedinNavadeh et al, Determinación de los canales de comunicación óptimos de sistemas ópticos arbitrarios utilizando procesadores fotónicos integrados, Nature Photonics (2023). DOI:10.1038/s41566-023-01330-w
Información de la revista: Fotónica de la naturaleza
Proporcionado por la Universidad Politécnica de Milán
