Novo chip fotônico pode calcular a melhor forma de luz

A luz é sensível a obstáculos de qualquer tipo – mesmo os pequenos podem bloquear a sua propagação. Este efeito é muito semelhante ao de um feixe que transporta um fluxo de dados num sistema óptico sem fios: a informação, embora ainda presente, é completamente distorcida e extremamente difícil de recuperar.
Um estudo recente do Politecnico di Milano, em conjunto com o Istituto Superiore Sant'Anna di Pisa, a Universidade de Glasgow e a Universidade de Stanford, tornou possível criar chips fotônicos capazes de calcular matematicamente a forma ideal da luz. Esses chips fotônicos podem passar por qualquer ambiente, mesmo aqueles desconhecidos ou que variam no tempo, e, em última análise, otimizar o perfil de luz em “qualquer ambiente”.
O trabalho foi publicado em um artigo na Nature Photonics.
Tamanho mínimo, eficiência máxima
Milan liderou a pesquisa que levou ao desenvolvimento dos dispositivos – pequenos chips de silício que atuam como transceptores inteligentes. Trabalhando em pares, eles podem descobrir de forma automática e independente qual formato um feixe de luz precisa ter para passar pelo ambiente geral com a máxima eficiência.
Eles também podem gerar múltiplos feixes sobrepostos, cada um com seu formato, e direcioná-los sem interferir uns nos outros; desta forma, a capacidade de transmissão aumenta bastante, conforme necessário para os sistemas de comunicação sem fio da próxima geração.
Francesco Morichetti, chefe do Laboratório de Dispositivos Fotônicos do Politecnico di Milano, comentou: “Nossos chips são processadores matemáticos que realizam cálculos ópticos de forma muito rápida e eficiente, consumindo quase nenhuma energia”.
“Os feixes de luz são gerados por operações algébricas simples, essencialmente somas e multiplicações, que são realizadas diretamente nos sinais ópticos e transmitidas por microantenas integradas no chip. Esta tecnologia tem muitas vantagens: extremamente fácil de manusear, altamente eficiente em termos energéticos , com uma enorme largura de banda de mais de 5,000 GHz."
Andrea Melloni, Diretora do Polifab, Centro de Micro e Nanotecnologia do Politecnico di Milano, disse: "Hoje, toda informação é digital. Mas o fato é que imagens, sons e todos os dados são essencialmente analógicos. A digitalização permite um processamento muito complexo, mas à medida que a quantidade de dados aumenta, estas operações tornam-se cada vez mais insustentáveis ​​em termos de energia e computação.Há muito interesse em regressar à tecnologia analógica através de circuitos dedicados (coprocessadores analógicos), que serão o viabilizador do futuro 5G e 6G sem fios. sistemas interconectados. É assim que nossos chips funcionam."
Marc Sorel, Professor de Eletrônica do Instituto TeCIP de Ensino Superior em Santa Ana, disse: "A computação analógica usando processadores ópticos é crítica em muitos cenários de aplicação, incluindo pedais matemáticos para sistemas neuromórficos, computação de alto desempenho e inteligência artificial, computadores quânticos e criptografia, posicionamento avançado, localização e sistemas de sensores, bem como em todos os sistemas que exigem processamento em alta velocidade de grandes quantidades de dados."