École polytechnique de Milan, École supérieure Sant’Anna de Pise, l’université de Glasgow et l’université de Stanford ont mené une étude, publiée dans Nature Photonics, dans laquelle ils illustrent la manière dont ils ont réalisé un projet de recherche sur l’énergie solaire. puces photoniquesi « qui calculent mathématiquement la forme optimale de la lumière pour qu’elle traverse au mieux n’importe quel environnementmême inconnu ou changeant au fil du temps« .
Il s’agit d’une étude importante pour les futures communications sans fil basées sur la technologie optique. La lumière, en effet, est sensible à toute forme d’obstacle, même très petitun « problème » que l’on peut observer même avec des lunettes embuées.
L’effet est assez similaire sur un faisceau de lumière transportant des flux de données dans les systèmes optiques sans fil : l’information, bien que toujours présente, est complètement déformée et extrêmement difficile à récupérer.
Les dispositifs mis au point par les chercheurs des universités concernées sont les suivants de petites puces en silicium qui fonctionnent comme des émetteurs-récepteurs intelligentsen coopérant par paires, ils peuvent « calculer » automatiquement et de manière autonome la forme que doit avoir un faisceau de lumière pour traverser un environnement générique avec une efficacité maximale.
De plus, ils sont capables de générer de nombreux faisceaux qui se chevauchent, chacun avec sa propre forme, et de les diriger sans qu’ils n’interfèrent les uns avec les autres. il est ainsi possible d’augmenter considérablement la capacité de transmission, comme l’exigent les systèmes sans fil de la prochaine génération.
« Nos puces sont des processeurs mathématiques qui traitent la lumière très rapidement et efficacement, presque sans consommer d’énergie. Les faisceaux optiques sont générés par des opérations algébriques simples, essentiellement des sommes et des multiplications, effectuées directement sur les signaux lumineux et sont transmis par des micro-antennes intégrées directement sur les puces. Les avantages de cette technologie sont multiples : traitement extrêmement simple, haute efficacité énergétique et bande passante énorme, dépassant les 5000 GHz« , a déclaré Francesco Morichetti, directeur du laboratoire des dispositifs photoniques à l’École polytechnique de Milan.
« Aujourd’hui, toutes les informations sont numériques mais, en réalité, les images, les sons et toutes les données sont intrinsèquement analogiques. La numérisation permet en effet des traitements très complexes, mais à mesure que le volume de données augmente, ces opérations deviennent de plus en plus difficiles à soutenir en termes d’énergie et de calcul. Aujourd’hui, le retour aux technologies analogiques suscite un grand intérêtpar le biais de circuits dédiés (coprocesseurs analogiques) qui constitueront un outil pour les systèmes d’interconnexion sans fil 5G et 6G de l’avenir. Nos puces fonctionnent comme suit« , a déclaré Andrea Melloni, directeur de Polifab, le centre de micro et nanotechnologie de l’École polytechnique de Milan.
« Le calcul analogique à l’aide de processeurs optiques est crucial dans de nombreux scénarios d’application, notamment les accélérateurs mathématiques pour les systèmes neuromorphiques, le calcul haute performance (HPC) et l’intelligence artificielleles ordinateurs quantiques et la cryptographie, les systèmes avancés de localisation, de positionnement et de capteurs, et en général tous les systèmes nécessitant le traitement de grandes quantités de données à très grande vitesse.« , a ajouté Marc Sorel, professeur d’électronique à l’institut TeCIP (Institut des télécommunications, de l’ingénierie informatique et de la photonique) de la Scuola Superiore Sant’Anna.
