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AI及量子计算等均将受益!最新芯片可解决光学无线通信最大障碍
2023.11.30 15:31 财联社 黄君芝

财联社11月30日讯(编辑 黄君芝)据报道,一项光学无线技术的新突破采用了光子芯片,可以有效地塑造光线以改善数据传输,这对未来无线网络和高速数据处理的进步至关重要,无线光学传输或许可以不再有任何障碍。

意大利米兰理工大学与比萨圣安娜高等学校、英国格拉斯哥大学和美国斯坦福大学联合进行的一项研究,已在《自然光子学》杂志上发表。该研究使制造光子芯片成为可能,该芯片可以用数学方法计算出光的最佳形状,以最佳的状态通过任何环境,甚至是未知或随时间变化的环境。

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问题是众所周知的:光对任何形式的障碍物都很敏感,即使是很小的障碍物。例如,想想当我们透过一扇结霜的窗户看东西时,或者当我们的眼镜起雾时,我们是如何看到物体的。这种效应与光学无线系统中携带数据流的光束非常相似:信息虽然仍然存在,但已完全扭曲,极难恢复。

有鉴于此,研究人员开发了这个新设备——用作智能收发器的小型硅芯片:它们成对地工作,可以自动且独立地“计算”光束需要什么形状,以便以最大效率穿过一般环境。

这还不是全部:它们还可以生成多个重叠的光束,每个光束都有自己的形状,并引导它们而不互相干扰;这样,传输容量就大大增加,正如下一代无线系统所要求的那样。

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研究人员说,“我们的芯片是数学处理器,可以非常快速有效地进行光计算,几乎不消耗能源。光束是通过简单的代数运算产生的,本质上是求和和乘法,直接对光信号进行运算,并由直接集成在芯片上的微天线传输。”

“这项技术具有许多优点:极其容易处理,高能效,以及超5000 GHz的巨大带宽。”他们补充说。

今天,所有的信息都是数字化的,但事实上,图像、声音和所有数据本质上都是模拟的。数字化确实允许非常复杂的处理,但随着数据量的增加,这些操作在能源和计算方面变得越来越不可持续。

“如今,通过专用电路(模拟协处理器),人们对回归模拟技术非常感兴趣,这些电路将成为未来5G和6G无线互联系统的推动者。我们的芯片就是这样工作的,”他们说。

研究人员指出,使用光学处理器的模拟计算在许多应用场景中至关重要,包括神经形态系统的 数学加速器、高性能计算(HPC)和人工智能、量子计算机和密码学、定位和传感器系统,以及通常需要高速处理大量数据的所有系统。

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