光ワイヤレス技術の新たな進歩では、光を効果的に整形してデータ伝送を改善するフォトニックチップが使用されています。これは、ワイヤレス ネットワークと高速データ処理の将来の進歩にとって非常に重要です。光ファイバー無線には障害がなくなるかもしれません。ミラノ工科大学がピサのサンタンナ校、グラスゴー大学、スタンフォード大学と協力して実施し、権威ある学術誌ネイチャー・フォトニクスに掲載された研究により、光が未知の環境や時間とともに変化する環境を含むあらゆる環境を最もよく通過できる最適な形状を数学的に計算できるフォトニック・チップの作成が可能になった。
よく知られている問題の 1 つは、光はあらゆる形態の障害物 (非常に小さな障害物であっても) に敏感であるということです。たとえば、すりガラスの窓を通して見たり、眼鏡が曇ったりしたときに、私たちが物体をどのように見るかについて考えてみましょう。この効果は、光ワイヤレス システムでデータ ストリームを運ぶ光のビームに非常に似ています。情報はまだそこにありますが、完全に歪んでいて、取得するのが非常に困難です。
この研究で開発されたデバイスは、スマート トランシーバーとして機能する小さなシリコン チップです。ペアで動作することで、共通の環境を最大効率で通過するためにビームがどのような形状になる必要があるかを自動的かつ独立して「計算」できます。それだけではありません。それぞれが独自の形状を持つ複数の重なり合うビームを生成し、互いに干渉することなくガイドすることもできます。このようにして、次世代無線システムに必要とされる伝送容量が大幅に増加します。
「私たちのチップは、エネルギーをほとんど消費せずに、光を使った計算を非常に迅速かつ効率的に実行できる数学プロセッサです。光ビームは単純な代数演算 (基本的には加算と乗算) によって生成され、光信号に対して直接実行され、チップ上に直接統合されたマイクロアンテナを通じて送信されます。この技術には、非常に単純な処理、高いエネルギー効率、5000 GHz を超える巨大な帯域幅など、多くの利点があります。」ミラノ工科大学フォトニックデバイス研究所所長フランチェスコ・モリケッティ氏はこう説明する。
「今日、すべての情報はデジタルですが、実際には、画像、音声、およびすべてのデータは本質的にアナログです。デジタル化により、非常に複雑な処理が可能になりますが、データ量が増加するにつれて、これらの操作はエネルギーとコンピューティングの観点からますます持続不可能になります。現在、専用回路（アナログコプロセッサ）の使用に対する関心が高まっています。アナログ技術への回帰には大きな関心があり、専用回路は将来の5Gおよび6G無線相互接続システムの実現要因となります。これが当社のチップの仕組みです」働いています」とミラノ工科大学のマイクロ・ナノテクノロジーセンター、ポリファブ所長のアンドレア・メローニ氏は語った。
「光学プロセッサを使用したアナログ コンピューティングは、ニューロモーフィック システム用の数学的アクセラレータ、ハイ パフォーマンス コンピューティング (HPC) と人工知能、量子コンピュータと暗号化、高度な位置特定、位置特定とセンサー システム、そして一般に大量のデータを非常に高速で処理する必要があるシステムなど、多くのアプリケーション シナリオで重要です」とサンタ アナ高校 TeCIP Institute (電気通信、コンピュータ エンジニアリング、フォトニクス研究所) の電子工学教授、マーク ソレルは付け加えます。