光學無線技術的新突破採用光子晶元，可有效塑造光以改善數據傳輸，這對於未來無線網路和高速數據處理的進步至關重要，光纖無線或許可以不再有任何障礙。米蘭理工大學與比薩聖安娜高等學校、格拉斯哥大學和斯坦福大學合作進行的一項研究，發表在著名期刊《自然光子學》上，使製造光子晶元成為可能，該晶元可以通過數學方式計算出最佳形狀光線能夠最好地穿過任何環境，即使是未知的或隨時間變化的環境。
新的先進光子晶元已經開發出來，它可以優化光學無線系統的光傳輸。這些晶元對於未來 5G 和 6G 網路至關重要，代表著向節能模擬技術的轉變，並在高速數據處理和通信領域具有廣泛的應用。圖片來源：米蘭理工大學
有一個問題是眾所周知的：光對任何形式的障礙物都很敏感，即使是非常小的障礙物。例如，想一想當透過磨砂窗戶或當我們的眼鏡起霧時我們如何看到物體。這種效果與光學無線系統中攜帶數據流的光束非常相似：信息雖然仍然存在，但卻完全扭曲並且極難檢索。
這項研究中開發的設備是用作智能收發器的小型硅晶元：成對工作，它們可以自動且獨立地「計算」光束需要什麼形狀，以便以最大效率穿過通用環境。這還不是全部：它們還可以生成多個重疊的光束，每個光束都有自己的形狀，並引導它們而不互相干擾；這樣，傳輸容量就大大增加，正如下一代無線系統所要求的那樣。
「我們的晶元是數學處理器，可以非常快速有效地利用光進行計算，幾乎不消耗能源。光束通過簡單的代數運算（本質上是求和和乘法）生成，直接對光信號執行，並通過直接集成在晶元上的微天線傳輸。這項技術具有許多優點：處理極其簡單、能源效率高以及超過 5000 GHz 的巨大帶寬。」米蘭理工大學光子器件實驗室負責人 Francesco Morichetti 解釋道。
「如今，所有信息都是數字化的，但事實上，圖像、聲音和所有數據本質上都是模擬的。數字化確實允許非常複雜的處理，但隨著數據量的增加，這些操作在能源和計算方面變得越來越不可持續。如今，人們對通過專用電路（模擬協處理器）回歸模擬技術抱有極大興趣，專用電路將成為未來 5G 和 6G 無線互連繫統的推動者。我們的晶元就是這樣工作的，」米蘭理工大學微納米技術中心 Polifab 主任 Andrea Melloni 介紹說。
「使用光學處理器的模擬計算在許多應用場景中至關重要，包括神經形態系統的數學加速器、高性能計算 (HPC) 和人工智慧、量子計算機和密碼學、高級本地化、定位和感測器系統，總的來說， 需要以非常高的速度處理大量數據的系統，」聖安娜高等學校 TeCIP 研究所（電信、計算機工程和光子學研究所）的電子學教授 Marc Sorel 補充道。
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