Uma pesquisa liderada pelas universidades Monash e RMIT em Melbourne encontrou uma maneira de criar um circuito integrado fotônico avançado que constrói pontes entre superestradas de dados, revolucionando a conectividade dos chips ópticos atuais e substituindo a volumosa óptica 3D por uma fatia fina de silício.
Este desenvolvimento, publicado na revista Nature Photonics , tem a capacidade de acelerar o avanço global da inteligência artificial e oferece aplicativos significativos do mundo real, como:

• Carros sem motorista mais seguros, capazes de interpretar instantaneamente os arredores
• Permitir que a IA diagnostique condições médicas mais rapidamente
• Tornando o processamento de linguagem natural ainda mais rápido para apps como Google Homes, Alexa e Siri
• Switches menores para reconfigurar redes ópticas que transportam nossa Internet para obter dados onde são necessários mais rapidamente

Seja ligando uma TV ou mantendo um satélite em curso, a fotônica (a ciência da luz) está transformando a maneira como vivemos. Os chips fotônicos podem transformar a capacidade de processamento de utilitários volumosos do tamanho de uma bancada em chips do tamanho de uma unha.

Dr. Mike Xu do Departamento de Engenharia Elétrica e de Sistemas de Computadores da Universidade de Monash e agora na Universidade de Correios e Telecomunicações de Pequim, Professor Arthur Lowery do Departamento de Engenharia de Sistemas Elétricos e de Computadores da Universidade de Monash, e Dr. Andy Boes, que conduziu esta pesquisa enquanto estava em RMIT.

O professor Arnan Mitchell e o Dr. Guanghui Ren projetaram o chip para que ele estivesse pronto para a demonstração experimental.

O investigador principal do projeto, o professor Arthur Lowery, da Monash University ARC Laureate, diz que esta descoberta complementa a descoberta anterior do Dr. de toda a NBN através de uma única fibra óptica, considerada a velocidade de internet mais rápida do mundo a partir de um único chip do tamanho de uma unha.

O chip microcomb óptico construiu várias pistas da superestrada; agora, o chip de autocalibração criou as rampas de entrada e saída e as pontes que conectam todos eles e permitem maior movimentação de dados.

"Nós demonstramos um chip de filtro fotônico programável autocalibrante, com um núcleo de processamento de sinal e um caminho de referência integrado para autocalibração", explica o professor Lowery.

"A auto-calibração é significativa porque torna os circuitos integrados fotônicos sintonizáveis ​​úteis no mundo real; as aplicações incluem sistemas de comunicação óptica que alternam sinais para destinos com base em sua cor, cálculos muito rápidos de similaridade (correladores), instrumentação científica para análise química ou biológica , e até mesmo astronomia.

“Os eletrônicos viram melhorias semelhantes na estabilidade dos filtros de rádio usando técnicas digitais, que levaram muitos celulares a compartilhar o mesmo pedaço de espectro; nossos chips ópticos têm arquiteturas semelhantes, mas podem operar em sinais com larguras de banda terahertz”.

Este avanço levou três anos para ser feito.

Novas tecnologias dependentes da Internet, como carros autônomos, mineração controlada remotamente e equipamentos médicos, exigirão largura de banda ainda mais rápida e maior no futuro. O aumento da largura de banda não se trata apenas de melhorar as fibras ópticas pelas quais nossa internet trafega, trata-se de fornecer switches compactos de várias cores, indo em várias direções, para que os dados possam ser enviados por vários canais ao mesmo tempo.

"Esta pesquisa é um grande avanço - nossa tecnologia fotônica agora é suficientemente avançada para que sistemas verdadeiramente complexos possam ser integrados em um único chip. A ideia de que um dispositivo pode ter um sistema de referência no chip que permite que todos os seus componentes funcionem como um só é um avanço tecnológico que nos permitirá resolver problemas de gargalos da Internet reconfigurando rapidamente as redes ópticas que transportam nossa Internet para obter dados onde são mais necessários", diz o professor Arnan Mitchell, do InPAC.

Os circuitos fotônicos são capazes de manipular e rotear canais ópticos de informação, mas também podem fornecer alguma habilidade computacional, por exemplo, na busca de padrões. A busca de padrões é fundamental para muitas aplicações:diagnóstico médico, veículos autônomos, segurança na internet, identificação de ameaças e algoritmos de busca.

A reprogramação rápida e confiável dos chips permite que novas tarefas de busca sejam programadas com rapidez e precisão. No entanto, essa fabricação precisa ser precisa no grau de um pequeno comprimento de onda de luz (nanômetros), o que atualmente é difícil e extremamente caro – a autocalibração supera esse problema.

Um dos principais desafios da pesquisa foi integrar todas as funções ópticas em um dispositivo que pudesse ser "conectado" à infraestrutura existente.

"Nossa solução é calibrar os chips após a fabricação, para ajustá-los com efeito usando uma referência no chip, em vez de usar equipamentos externos", diz o professor Lowery, um ARC Laureate Fellow. "Usamos a beleza da causalidade, efeito após causa, que determina que os atrasos ópticos dos caminhos através do chip podem ser deduzidos exclusivamente da intensidade versus comprimento de onda, que é muito mais fácil de medir do que atrasos de tempo precisos. caminho de referência para o nosso chip e calibrado. Isso nos dá todas as configurações necessárias para 'discar' e função de comutação desejada ou resposta espectral."

O método é um passo crítico para tornar os chips fotônicos praticamente úteis. Em vez de procurar uma configuração, semelhante a sintonizar um rádio antigo, os pesquisadores puderam sintonizar o chip em uma única etapa, permitindo a troca rápida e confiável de fluxos de dados de um destino para outro.

O ajuste confiável de chips fotônicos abre muitas outras aplicações, como correlacionadores ópticos, que podem encontrar quase instantaneamente padrões de dados em fluxos de dados, como imagens – algo em que o grupo também vem trabalhando.

"À medida que integramos cada vez mais equipamentos do tamanho de uma bancada em chips do tamanho de uma unha, fica cada vez mais difícil fazer com que todos trabalhem juntos para atingir a velocidade e a função que tinham quando eram maiores. Superamos esse desafio criando um chip que foi inteligente o suficiente para se calibrar para que todos os componentes pudessem agir na velocidade necessária em uníssono", diz o Dr. Andy Boes, da Universidade de Adelaide. + Explorar mais

Moldando sinais de rádio usando luz