Une nouvelle puce photonique peut calculer la meilleure forme de lumière

La lumière est sensible aux obstacles de toute nature : même les plus petits peuvent bloquer sa propagation. Cet effet est très similaire à celui d'un faisceau transportant un flux de données dans un système optique sans fil : l'information, bien que toujours présente, est complètement déformée et extrêmement difficile à récupérer.
Une étude récente du Politecnico di Milano, en collaboration avec l'Istituto Superiore Sant'Anna di Pisa, l'Université de Glasgow et l'Université de Stanford, a permis de créer des puces photoniques capables de calculer mathématiquement la forme optimale de la lumière. Ces puces photoniques peuvent traverser n'importe quel environnement, même inconnu ou variable dans le temps, et finalement optimiser le profil lumineux dans « n'importe quel environnement ».
Le travail est publié dans un article dans Nature Photonics.
Taille minimale, efficacité maximale
Milan a dirigé les recherches qui ont conduit au développement de ces appareils, de petites puces de silicium qui agissent comme des émetteurs-récepteurs intelligents. Travaillant par paires, ils peuvent déterminer automatiquement et indépendamment la forme que doit avoir un faisceau de lumière pour traverser l'environnement général avec une efficacité maximale.
Ils peuvent également générer plusieurs faisceaux superposés, chacun avec sa propre forme, et les diriger sans interférer les uns avec les autres ; de cette manière, la capacité de transmission est considérablement augmentée, comme l'exigent les systèmes de communication sans fil de nouvelle génération.
Francesco Morichetti, directeur du laboratoire de dispositifs photoniques à l'École polytechnique de Milan, a déclaré : "Nos puces sont des processeurs mathématiques qui effectuent des calculs optiques très rapidement et efficacement, en ne consommant pratiquement aucune énergie."
« Les faisceaux lumineux sont générés par des opérations algébriques simples, essentiellement des sommes et des multiplications, effectuées directement sur les signaux optiques et transmises par des micro-antennes intégrées sur la puce. Cette technologie présente de nombreux avantages : extrêmement simple à prendre en main, très économe en énergie. , avec une énorme bande passante de plus de 5,000 GHz."
Andrea Melloni, directeur du Polifab, le Centre de micro et nanotechnologie du Politecnico di Milano, a déclaré : « Aujourd'hui, toutes les informations sont numériques. Mais le fait est que les images, les sons et toutes les données sont essentiellement analogiques. La numérisation permet un traitement très complexe, mais à mesure que la quantité de données augmente, ces opérations deviennent de moins en moins durables en termes d'énergie et de calcul. Il existe un grand intérêt pour le retour à la technologie analogique via des circuits dédiés (coprocesseurs analogiques), qui seront le catalyseur des futures technologies sans fil 5G et 6G. systèmes interconnectés. C’est ainsi que fonctionnent nos puces.
Marc Sorel, professeur d'électronique à l'Institut d'enseignement supérieur TeCIP de Santa Ana, a déclaré : « L'informatique analogique utilisant des processeurs optiques est essentielle dans de nombreux scénarios d'application, notamment les accélérateurs mathématiques pour les systèmes neuromorphiques, le calcul haute performance et l'intelligence artificielle, les ordinateurs quantiques. et la cryptographie, les systèmes avancés de positionnement, de localisation et de capteurs, ainsi que dans tous les systèmes nécessitant un traitement à grande vitesse de grandes quantités de données.