來自意大利米蘭理工大學與比薩圣安娜大學、英國格拉斯哥大學和美國斯坦福大學的科學家,攜手開發(fā)出一款新型光子芯片,可計算出光的最佳形狀,從而使其以最佳效率穿過任何環(huán)境,即使是未知或隨時間而變化的環(huán)境,有望應(yīng)用于下一代無線系統(tǒng)。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然·光子學》雜志。
光對任何形式的障礙物都很敏感,即使是很小的障礙物。例如,當人們透過磨砂玻璃或起霧眼鏡看物體時,就會模糊難辨。這種影響與光無線系統(tǒng)中攜帶數(shù)據(jù)流的光束如出一轍:信息雖然存在,但完全失真,極難檢索。
最新研究開發(fā)的小型硅芯片可作智能收發(fā)器,它們成對工作,可自動且獨立地計算光束需要的形狀,從而以最大效率通過環(huán)境。此外,它們還可生成多個重疊的具有獨特形狀的光束,并在不相互干擾的情況下引導(dǎo)這些光束。通過這種方式,新型芯片的傳輸容量顯著提升,可滿足下一代無線系統(tǒng)的要求。
研究人員解釋道,這種新型芯片是數(shù)學處理器,可非??焖?、高效地利用光進行計算,幾乎沒有能耗。光束通過簡單的代數(shù)運算產(chǎn)生,直接對光信號進行運算,并通過直接集成在芯片上的微型天線進行傳輸。這項技術(shù)具有許多優(yōu)點:極易處理、高能效以及帶寬超過5000吉赫(GHz)。
研究團隊表示,使用光學處理器的模擬計算在多個領(lǐng)域有用武之地,可用于神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學加速器、高性能計算、人工智能、量子計算機和密碼學、高級定位和傳感器系統(tǒng),以及通常需要以非常高的速度處理大量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。
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