新的先進(jìn)光子芯片已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)，它可以優(yōu)化光學(xué)無(wú)線系統(tǒng)的光傳輸。這些芯片對(duì)于未來(lái)5G和6G網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要，代表著向節(jié)能模擬技術(shù)的轉(zhuǎn)變，并在高速數(shù)據(jù)處理和通信領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

光學(xué)無(wú)線技術(shù)的新突破采用光子芯片，可有效塑造光以改善數(shù)據(jù)傳輸，這對(duì)于未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和高速數(shù)據(jù)處理的進(jìn)步至關(guān)重要，光纖無(wú)線或許可以不再有任何障礙。米蘭理工大學(xué)、格拉斯哥大學(xué)和斯坦福大學(xué)等學(xué)校合作進(jìn)行的一項(xiàng)研究，發(fā)表在著名期刊《自然光子學(xué)》上，使制造光子芯片成為可能，該芯片可以通過(guò)數(shù)學(xué)方法計(jì)算出最佳形狀光線能夠最好地穿過(guò)任何環(huán)境，即使是未知的或隨時(shí)間變化的環(huán)境。

有一個(gè)問(wèn)題是眾所周知的：光對(duì)任何形式的障礙物都很敏感，即使是非常小的障礙物。想一想當(dāng)透過(guò)磨砂窗戶或當(dāng)我們的眼鏡起霧時(shí)我們?nèi)绾慰吹轿矬w。這種效果與光學(xué)無(wú)線系統(tǒng)中攜帶數(shù)據(jù)流的光束非常相似：信息雖然仍然存在，但卻完全扭曲并且極難檢索。

這項(xiàng)研究中開(kāi)發(fā)的設(shè)備是用作智能收發(fā)器的小型硅芯片：成對(duì)工作，它們可以自動(dòng)且獨(dú)立地“計(jì)算”光束需要什么形狀，以便以最大效率穿過(guò)通用環(huán)境。這還不是全部：它們還可以生成多個(gè)重疊的光束，每個(gè)光束都有自己的形狀，并引導(dǎo)它們而不互相干擾；這樣，傳輸容量就大大增加，正如下一代無(wú)線系統(tǒng)所要求的那樣。

“我們的芯片是數(shù)學(xué)處理器，可以非?？焖儆行У乩霉膺M(jìn)行計(jì)算，幾乎不消耗能源。光束通過(guò)簡(jiǎn)單的代數(shù)運(yùn)算（本質(zhì)上是求和與乘法）生成，直接對(duì)光信號(hào)執(zhí)行，并通過(guò)直接集成在芯片上的微天線傳輸。這項(xiàng)技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)：處理極其簡(jiǎn)單、能源效率高以及超過(guò)5000GHz的巨大帶寬。”米蘭理工大學(xué)光子器件實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Francesco Morichetti解釋道。

“如今，所有信息都是數(shù)字化的，但事實(shí)上，圖像、聲音和所有數(shù)據(jù)本質(zhì)上都是模擬的。數(shù)字化確實(shí)允許非常復(fù)雜的處理，但隨著數(shù)據(jù)量的增加，這些操作在能源和計(jì)算方面變得越來(lái)越不可持續(xù)。如今，人們對(duì)通過(guò)專(zhuān)用電路（模擬協(xié)處理器）回歸模擬技術(shù)抱有極大興趣，專(zhuān)用電路將成為未來(lái)5G和6G無(wú)線互聯(lián)系統(tǒng)的推動(dòng)者。我們的芯片就是這樣工作的?！泵滋m理工大學(xué)微納米技術(shù)中心主任Andrea Melloni介紹說(shuō)。

“使用光學(xué)處理器的模擬計(jì)算在許多應(yīng)用場(chǎng)景中至關(guān)重要，包括神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)加速器、高性能計(jì)算（HPC）和人工智能、量子計(jì)算機(jī)和密碼學(xué)、高級(jí)本地化、定位和傳感器系統(tǒng)，總的來(lái)說(shuō)，需要以非常高的速度處理大量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。”TeCIP研究所（電信、計(jì)算機(jī)工程和光子學(xué)研究所）的電子學(xué)教授Marc Sorel補(bǔ)充道。