光對任何形式的障礙物都很敏感——即使是很小的障礙物，也會阻擋它的傳播。這種效應(yīng)與光學(xué)無線系統(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，極難恢復(fù)。

近期，米蘭理工大學(xué)與比薩圣安娜高等學(xué)校、格拉斯哥大學(xué)和斯坦福大學(xué)共同進行的一項研究，使得制造出能夠通過數(shù)學(xué)計算最佳光形狀的光子芯片成為了可能。這些光子芯片可以通過任何環(huán)境，甚至是未知或隨時間變化的環(huán)境，最終優(yōu)化“任何環(huán)境”下的光輪廓。

這項工作發(fā)表在《自然·光子學(xué)》（Nature Photonics）的一篇論文中。

最小尺寸，最大效率

米蘭領(lǐng)導(dǎo)的這項研究開發(fā)的設(shè)備是——用作智能收發(fā)器的小型硅芯片。他們結(jié)對工作，可以自動獨立地計算出一束光需要什么樣的形狀才能以最大的效率通過一般環(huán)境。

它們還可以產(chǎn)生多個重疊的光束，每個都有自己的形狀，并在不相互干擾的情況下引導(dǎo)它們；通過這種方式，傳輸容量大大增加，正如下一代無線通信系統(tǒng)所要求的那樣。

米蘭理工大學(xué)光子器件實驗室負責(zé)人Francesco Morichetti評論稱：“我們的芯片是數(shù)學(xué)處理器，可以非常快速有效地進行光計算，幾乎不消耗能量?！?/p>

“光束是通過簡單的代數(shù)運算產(chǎn)生的，本質(zhì)上是求和和乘法，直接對光信號進行運算，并由集成在芯片上的微天線傳輸。這項技術(shù)具有許多優(yōu)點：極其容易處理，高能效，擁有超過5000 GHz的巨大帶寬?！?/p>

米蘭理工大學(xué)微與納米技術(shù)中心Polifab主任Andrea Melloni表示：“如今，所有的信息都是數(shù)字化的。但事實上，圖像、聲音和所有數(shù)據(jù)本質(zhì)上都是模擬的。數(shù)字化確實能夠?qū)崿F(xiàn)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算方面變得越來越不可持續(xù)。通過專用電路（模擬協(xié)處理器），人們對回歸模擬技術(shù)非常感興趣，這將成為未來5G和6G無線互聯(lián)系統(tǒng)的推動者。我們的芯片就是這樣工作的?！?/p>

圣安娜高等學(xué)校TeCIP研究所電子學(xué)教授Marc Sorel表示：“使用光學(xué)處理器的模擬計算在許多應(yīng)用場景中至關(guān)重要，包括神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)加速器、高性能計算和人工智能、量子計算機和密碼學(xué)、高級定位、定位和傳感器系統(tǒng)，以及在所有需要高速處理大量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中。”

審核編輯：黃飛