광학 무선 기술의 새로운 혁신은 데이터 전송을 개선하기 위해 효과적으로 빛을 형성하는 광자 칩을 사용합니다. 이는 무선 네트워크 및 고속 데이터 처리의 미래 발전에 매우 중요합니다. 광섬유 무선에는 더 이상 장애물이 없을 수 있습니다.밀라노 폴리테크닉 대학교(Polytechnic University of Milan)가 피사 산탄나 학교(Sant'Anna School of Pisa), 글라스고 대학교(University of Glasgow) 및 스탠포드 대학교(Stanford University)와 협력하여 수행하고 권위 있는 저널인 Nature Photonics에 게재된 연구에 따르면 빛이 어떤 환경, 심지어 알려지지 않았거나 시간에 따라 변하는 환경을 가장 잘 통과할 수 있는 최적의 모양을 수학적으로 계산할 수 있는 포토닉 칩을 만드는 것이 가능해졌습니다.
한 가지 문제는 잘 알려져 있습니다. 빛은 모든 형태의 장애물, 심지어 아주 작은 장애물에도 민감합니다. 예를 들어, 서리가 내린 창문을 통해 볼 때나 안경에 김이 서릴 때 물체가 어떻게 보이는지 생각해 보십시오. 이 효과는 광 무선 시스템에서 데이터 스트림을 전달하는 광선과 매우 유사합니다. 정보는 여전히 존재하지만 완전히 왜곡되어 검색하기가 매우 어렵습니다.
본 연구에서 개발된 장치는 스마트 트랜시버 역할을 하는 작은 실리콘 칩입니다. 쌍으로 작동하면 최대 효율로 공통 환경을 통과하기 위해 빔이 어떤 모양이 되어야 하는지 자동으로 독립적으로 "계산"할 수 있습니다. 그게 전부는 아닙니다. 각각 고유한 모양을 가진 여러 개의 겹치는 빔을 생성하고 서로 간섭하지 않고 안내할 수도 있습니다. 이러한 방식으로 차세대 무선 시스템에 필요한 전송 용량이 크게 증가합니다.
"우리 칩은 에너지를 거의 소모하지 않고 매우 빠르고 효율적으로 빛으로 계산을 수행할 수 있는 수학적 프로세서입니다. 광선은 간단한 대수 연산(기본적으로 합산 및 곱셈)을 통해 생성되고, 광 신호에 대해 직접 수행되며 칩에 직접 통합된 마이크로 안테나를 통해 전송됩니다. 이 기술은 매우 간단한 처리, 높은 에너지 효율성 및 5000GHz 이상의 거대한 대역폭 등 많은 장점을 가지고 있습니다." Politecnico di Milano의 광소자 연구소 소장인 Francesco Morichetti는 이렇게 설명합니다.
"오늘날 모든 정보는 디지털이지만 실제로는 이미지, 소리, 모든 데이터는 본질적으로 아날로그입니다. 디지털화는 매우 복잡한 처리를 가능하게 하지만 데이터의 양이 증가함에 따라 이러한 작업은 에너지 및 컴퓨팅 측면에서 점점 지속 불가능해집니다. 오늘날 특수 회로(아날로그 코프로세서) 사용에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 아날로그 기술로 돌아가는 데 큰 관심이 있으며 전용 회로는 미래의 5G 및 6G 무선 상호 연결 시스템을 가능하게 하는 요소가 될 것입니다. 이것이 우리 칩의 방식입니다. "라고 Politecnico di Milano의 마이크로 및 나노기술 센터인 Polifab의 소장인 Andrea Melloni가 말했습니다.
"광 프로세서를 사용하는 아날로그 컴퓨팅은 뉴로모픽 시스템용 수학적 가속기, HPC(고성능 컴퓨팅) 및 인공 지능, 양자 컴퓨터 및 암호화, 고급 위치 파악, 위치 확인 및 센서 시스템, 그리고 일반적으로 매우 빠른 속도로 대량의 데이터를 처리해야 하는 시스템을 포함한 많은 응용 시나리오에서 중요합니다."라고 Santa Ana 고등학교의 TeCIP 연구소(통신, 컴퓨터 엔지니어링 및 포토닉스 연구소)의 전자 교수인 Marc Sorel은 덧붙입니다.