Novos avanços na tecnologia óptica sem fio usam chips fotônicos que moldam a luz de maneira eficaz para melhorar a transmissão de dados. Isto é crucial para avanços futuros em redes sem fio e processamento de dados em alta velocidade. A fibra óptica sem fio pode não ter mais obstáculos.Um estudo realizado pela Universidade Politécnica de Milão em colaboração com a Escola Sant'Anna de Pisa, a Universidade de Glasgow e a Universidade de Stanford, e publicado na prestigiada revista Nature Photonics, permite criar um chip fotônico que pode calcular matematicamente a forma ideal pela qual a luz pode passar melhor em qualquer ambiente, mesmo desconhecido ou variável no tempo.
Um problema é bem conhecido: a luz é sensível a qualquer forma de obstrução, mesmo as muito pequenas. Por exemplo, pense em como vemos objetos quando olhamos através de uma janela fosca ou quando nossos óculos estão embaçados. O efeito é muito semelhante aos feixes de luz que transportam fluxos de dados em sistemas ópticos sem fio: a informação ainda está lá, mas está completamente distorcida e extremamente difícil de recuperar.
Os dispositivos desenvolvidos neste estudo são pequenos chips de silício que atuam como transceptores inteligentes: trabalhando em pares, eles podem “calcular” de forma automática e independente qual formato um feixe precisa ter para passar por um ambiente comum com máxima eficiência. Isso não é tudo: eles também podem gerar múltiplas vigas sobrepostas, cada uma com seu formato, e guiá-las sem interferir umas nas outras; desta forma, a capacidade de transmissão aumenta bastante, como será necessário para os sistemas sem fio da próxima geração.
"Nossos chips são processadores matemáticos que podem realizar cálculos com luz de forma muito rápida e eficiente, consumindo quase nenhuma energia. Os feixes de luz são gerados por operações algébricas simples (essencialmente somas e multiplicações), realizadas diretamente nos sinais de luz e transmitidas através de microantenas integradas diretamente no chip. Esta tecnologia tem muitas vantagens: processamento extremamente simples, alta eficiência energética e uma enorme largura de banda de mais de 5.000 GHz." explica Francesco Morichetti, chefe do Laboratório de Dispositivos Fotônicos do Politecnico di Milano.
"Hoje, toda a informação é digital, mas na verdade, as imagens, os sons e todos os dados são essencialmente analógicos. A digitalização permite processamentos muito complexos, mas à medida que a quantidade de dados aumenta, estas operações tornam-se cada vez mais insustentáveis em termos de energia e computação. Hoje, há um interesse crescente na utilização de circuitos especializados (coprocessadores analógicos). Há um grande interesse em regressar à tecnologia analógica, e os circuitos dedicados serão os facilitadores dos futuros sistemas de interligação sem fios 5G e 6G. É assim que os nossos chips trabalho", disse Andrea Melloni, diretor do Polifab, Centro de Micro e Nanotecnologia do Politecnico di Milano.
“A computação analógica usando processadores ópticos é crucial em muitos cenários de aplicação, incluindo aceleradores matemáticos para sistemas neuromórficos, computação de alto desempenho (HPC) e inteligência artificial, computadores quânticos e criptografia, sistemas avançados de localização, localização e sensores e, em geral, sistemas que precisam processar grandes quantidades de dados em velocidades muito altas”, acrescenta Marc Sorel, professor de eletrônica do Instituto TeCIP (Instituto de Telecomunicações, Engenharia de Computação e Fotônica) do Colégio de Santa Ana.