A tecnologia sem fio óptica pode não ter mais obstáculos. Um estudo do Politecnico di Milano, realizado em conjunto com a Scuola Superiore Sant'Anna em Pisa, a Universidade de Glasgow e a Universidade de Stanford, e publicado na Nature Photonics , tornou possível criar chips fotônicos que calculam matematicamente a forma ideal da luz para melhor passar por qualquer ambiente, mesmo um que seja desconhecido ou que mude ao longo do tempo.



O problema é bem conhecido:a luz é sensível a qualquer tipo de obstáculo, mesmo os muito pequenos. Pense, por exemplo, em como vemos objetos quando olhamos através de uma janela fosca ou simplesmente quando nossos óculos ficam embaçados. O efeito é bastante semelhante num feixe de luz que transporta fluxos de dados em sistemas ópticos sem fios:a informação, embora ainda presente, é completamente distorcida e extremamente difícil de recuperar.

Os dispositivos desenvolvidos nesta pesquisa são pequenos chips de silício que funcionam como transceptores inteligentes:trabalhando em pares, eles podem “calcular” de forma automática e independente qual formato um feixe de luz precisa ter para passar por um ambiente genérico com máxima eficiência. E não é tudo:também podem gerar múltiplas vigas sobrepostas, cada uma com seu formato, e direcioná-las sem que interfiram entre si; desta forma, a capacidade de transmissão aumenta significativamente, tal como exigido pelos sistemas sem fios da próxima geração.

“Nossos chips são processadores matemáticos que fazem cálculos com a luz de forma muito rápida e eficiente, quase sem consumo de energia. Os feixes ópticos são gerados por meio de operações algébricas simples, essencialmente somas e multiplicações, realizadas diretamente nos sinais luminosos e transmitidas diretamente por microantenas integrada nos chips. Esta tecnologia oferece muitas vantagens:processamento extremamente fácil, alta eficiência energética e uma enorme largura de banda superior a 5.000 GHz", explica Francesco Morichetti, chefe do Laboratório de Dispositivos Fotônicos do Politecnico di Milano.

"Hoje, toda a informação é digital, mas na verdade, as imagens, os sons e todos os dados são inerentemente analógicos. A digitalização permite um processamento muito complexo, mas à medida que o volume de dados aumenta, estas operações tornam-se cada vez menos sustentáveis ​​em termos de energia e computação. Hoje há grande interesse em retornar às tecnologias analógicas, por meio de circuitos dedicados (coprocessadores analógicos) que servirão como habilitadores para os sistemas de interconexão sem fio 5G e 6G do futuro. Nossos chips funcionam exatamente assim”, Andrea Melloni. , diz diretor do Polifab, centro de micro e nanotecnologia do Politecnico di Milano.

"A computação analógica usando processadores ópticos é crucial em vários cenários de aplicação que incluem aceleradores matemáticos para sistemas neuromórficos, computação de alto desempenho (HPC) e inteligência artificial, computadores quânticos e criptografia, sistemas avançados de localização, posicionamento e sensores e, em geral, em todos sistemas onde é necessário o processamento de grandes quantidades de dados em altíssima velocidade", acrescenta Marc Sorel, professor de Eletrônica do Instituto TeCIP (Instituto de Telecomunicações, Engenharia de Computação e Fotônica) da Scuola Superiore Sant'Anna.

Mais informações: SeyedMohammad SeyedinNavadeh et al, Determinando os canais de comunicação ideais de sistemas ópticos arbitrários usando processadores fotônicos integrados, Nature Photonics (2023). DOI:10.1038/s41566-023-01330-w
Informações do diário: Fotônica da Natureza

Fornecido pela Universidade Politécnica de Milão