光學無線技術可能不再有任何障礙。米蘭理工大學與比薩圣安娜高等學院、格拉斯哥大學和斯坦福大學共同進行的一項研究使創(chuàng)建光子芯片成為可能，該芯片可以通過數(shù)學計算出光的最佳形狀，以最好地穿過任何環(huán)境，甚至是未知或隨時間變化的環(huán)境。該研究成果發(fā)表在《自然·光子學》上。

眾所周知，光對任何形式的障礙物都很敏感，即使是極小的障礙物。例如，當我們透過磨砂玻璃或只是當我們的眼鏡起霧時，我們如何看到物體。這種效應在光無線系統(tǒng)中攜帶數(shù)據(jù)流的光束上非常相似：信息雖然仍然存在，但完全被扭曲，極難檢索。

這項研究中開發(fā)的設備是作為智能收發(fā)器的小型硅芯片：它們成對工作，可以自動獨立地“計算”光束需要什么形狀才能以最大效率通過一般環(huán)境。不僅如此，它們還可以產(chǎn)生多個重疊的光束，每個都有自己的形狀，并且可以在不相互干擾的情況下引導它們；通過這種方式，傳輸容量顯著增加，正如下一代無線系統(tǒng)所要求的那樣。

米蘭理工大學光子器件實驗室主任Francesco Morichetti解釋道：“我們的芯片是數(shù)學處理器，它能夠非?？焖儆行У乩霉膺M行計算，幾乎不消耗任何能量。光束是通過簡單的代數(shù)運算產(chǎn)生的，基本上是求和和乘法運算，直接在光信號上執(zhí)行，并通過直接集成在芯片上的微天線傳輸。這項技術提供了許多優(yōu)點：極容易處理、高能效、超過5000 GHz的巨大帶寬?！?/p>

米蘭理工大學微納米技術中心Polifab主任Andrea Melloni說：“今天，所有的信息都是數(shù)字化的，但事實上，圖像、聲音和所有的數(shù)據(jù)都是模擬的。數(shù)字化確實允許非常復雜的處理，但隨著數(shù)據(jù)量的增加，這些操作在能源和計算方面變得越來越不可持續(xù)。今天，人們非常有興趣通過專用電路（模擬協(xié)同處理器）回歸模擬技術，這些電路將成為未來5G和6G無線互連系統(tǒng)的推動者。我們的芯片就是這樣工作的。”

圣安娜高等學院TeCIP研究所（電信、計算機工程和光子學研究所）電子學教授Marc Sorel補充道：“使用光學處理器的模擬計算在許多應用場景中至關重要，包括神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學加速器、高性能計算（HPC）和人工智能、量子計算機和密碼學、先進的本地化、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)的所有系統(tǒng)”。

審核編輯：劉清