新型光子芯片可計(jì)算出光的最佳形狀
來自意大利米蘭理工大學(xué)與比薩圣安娜大學(xué)、英國格拉斯哥大學(xué)和美國斯坦福大學(xué)的科學(xué)家,攜手開發(fā)出一款新型光子芯片,可計(jì)算出光的最佳形狀,從而使其以最佳效率穿過任何環(huán)境,即使是未知或隨時(shí)間而變化的環(huán)境,有望應(yīng)用于下一代無線系統(tǒng)。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然·光子學(xué)》雜志。
光對(duì)任何形式的障礙物都很敏感,即使是很小的障礙物。例如,當(dāng)人們透過磨砂玻璃或起霧眼鏡看物體時(shí),就會(huì)模糊難辨。這種影響與光無線系統(tǒng)中攜帶數(shù)據(jù)流的光束如出一轍:信息雖然存在,但完全失真,極難檢索。 最新研究開發(fā)的小型硅芯片可作智能收發(fā)器,它們成對(duì)工作,可自動(dòng)且獨(dú)立地計(jì)算光束需要的形狀,從而以最大效率通過環(huán)境。此外,它們還可生成多個(gè)重疊的具有獨(dú)特形狀的光束,并在不相互干擾的情況下引導(dǎo)這些光束。通過這種方式,新型芯片的傳輸容量顯著提升,可滿足下一代無線系統(tǒng)的要求。 研究人員解釋道,這種新型芯片是數(shù)學(xué)處理器,可非?焖、高效地利用光進(jìn)行計(jì)算,幾乎沒有能耗。光束通過簡單的代數(shù)運(yùn)算產(chǎn)生,直接對(duì)光信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算,并通過直接集成在芯片上的微型天線進(jìn)行傳輸。這項(xiàng)技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn):極易處理、高能效以及帶寬超過5000吉赫(GHz)。 研究團(tuán)隊(duì)表示,使用光學(xué)處理器的模擬計(jì)算在多個(gè)領(lǐng)域有用武之地,可用于神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)加速器、高性能計(jì)算、人工智能、量子計(jì)算機(jī)和密碼學(xué)、高級(jí)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)的系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞: 光子芯片
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