Naukowcy z Politechniki Mediolańskiej, Scuola Superiore Sant'Anna w Pizie, Uniwersytetu w Glasgow i Uniwersytetu Stanforda poczynili znaczące postępy w dziedzinie bezprzewodowych technologii optycznych. Ich badania, opublikowane w szanowanym czasopiśmie Nature Photonics , wprowadzają chipy fotoniczne, które potrafią matematycznie obliczyć optymalny kształt światła, aby skutecznie przechodziło przez dowolny ośrodek, nawet jeśli jest on nieznany lub stale się zmienia.

Jednym z głównych problemów bezprzewodowej komunikacji optycznej jest wrażliwość światła na przeszkody, niezależnie od ich wielkości. Tak jak staramy się widzieć wyraźnie przez zamarznięte okno czy zaparowane okulary, tak wiązki światła przenoszące strumienie danych w optycznych systemach bezprzewodowych podlegają zniekształceniom i niezwykle utrudniają uzyskanie informacji.

Zespół badawczy opracował małe chipy krzemowe, które działają jak inteligentne transceivery. Pracując parami, chipy te potrafią samodzielnie obliczyć idealny kształt wiązki światła, aby skutecznie przejść przez każde otoczenie. Dodatkowo mogą generować wiele indywidualnie ukształtowanych nakładających się wiązek i kierować nimi bez zakłóceń. Znacząco zwiększa to przepustowość, aby sprostać wymaganiom systemów bezprzewodowych nowej generacji.

Francesco Morichetti, kierownik Laboratorium Urządzeń Fotonicznych na Politechnice w Mediolanie, wyjaśnia, że ​​te chipy to procesory matematyczne, które wykonują szybkie i energooszczędne obliczenia przy użyciu światła. Wykorzystując proste operacje algebraiczne bezpośrednio na sygnałach świetlnych i przesyłając je za pośrednictwem wbudowanych mikroanten, technologia zapewnia liczne korzyści, takie jak łatwość przetwarzania, wysoka wydajność energetyczna i imponująca szerokość pasma przekraczająca 5000 GHz.

Mimo że współczesny świat jest zdominowany przez informacje cyfrowe, ważne jest, aby zrozumieć, że obrazy, dźwięki i wszystkie dane są z natury analogowe. Chociaż cyfryzacja umożliwia złożone przetwarzanie, wymagania energetyczne i obliczeniowe stają się coraz bardziej niezrównoważone w miarę wzrostu ilości danych. Doprowadziło to do ponownego zainteresowania technologiami analogowymi, w szczególności wyspecjalizowanymi obwodami znanymi jako koprocesory analogowe. Chipy te odegrają ważną rolę w przyszłych systemach komunikacji bezprzewodowej 5G i 6G. Nowe chipy fotoniczne doskonale wpisują się w to przejście na technologię analogową.”

Andrea Melloni, dyrektor Polifab, centrum mikro- i nanotechnologii na Politechnice w Mediolanie, podkreśla znaczenie tych chipów, twierdząc, że służą one jako asystenci w przyszłych systemach komunikacji bezprzewodowej. Wykorzystując moc technologii analogowej, chipy te torują drogę do bardziej niezawodnego i wydajnego przetwarzania danych w optycznej komunikacji bezprzewodowej.