Les nouvelles avancées dans la technologie optique sans fil utilisent des puces photoniques qui façonnent efficacement la lumière pour améliorer la transmission des données. Ceci est crucial pour les progrès futurs dans les réseaux sans fil et le traitement des données à haut débit. Le sans fil à fibre optique ne rencontrera peut-être plus aucun obstacle.Une étude menée par l'Université Polytechnique de Milan en collaboration avec l'École Sant'Anna de Pise, l'Université de Glasgow et l'Université de Stanford, et publiée dans la prestigieuse revue Nature Photonics, permet de créer une puce photonique capable de calculer mathématiquement la forme optimale que la lumière peut traverser au mieux dans n'importe quel environnement, même inconnu ou variable dans le temps.
Un problème est bien connu : la lumière est sensible à toute forme d’obstruction, même les plus petites. Par exemple, pensez à la façon dont nous voyons les objets lorsque nous regardons à travers une vitre dépolie ou lorsque nos lunettes sont embuées. L'effet est très similaire aux faisceaux de lumière transportant des flux de données dans les systèmes optiques sans fil : les informations sont toujours là, mais elles sont complètement déformées et extrêmement difficiles à récupérer.
Les dispositifs développés dans cette étude sont de petites puces de silicium qui agissent comme des émetteurs-récepteurs intelligents : travaillant par paires, ils peuvent « calculer » automatiquement et indépendamment la forme que doit avoir un faisceau pour traverser un environnement commun avec une efficacité maximale. Ce n'est pas tout : ils peuvent également générer plusieurs faisceaux superposés, chacun avec sa propre forme, et les guider sans interférer les uns avec les autres ; de cette manière, la capacité de transmission est considérablement augmentée, comme cela sera nécessaire pour les systèmes sans fil de nouvelle génération.
"Nos puces sont des processeurs mathématiques capables d'effectuer des calculs avec la lumière de manière très rapide et efficace, en ne consommant quasiment pas d'énergie. Les faisceaux lumineux sont générés par des opérations algébriques simples (essentiellement des sommations et des multiplications), effectuées directement sur les signaux lumineux et transmises via des micro-antennes intégrées directement sur la puce. Cette technologie présente de nombreux avantages : un traitement extrêmement simple, une grande efficacité énergétique et une énorme bande passante de plus de 5000 GHz." explique Francesco Morichetti, responsable du laboratoire de dispositifs photoniques du Politecnico di Milano.
"Aujourd'hui, toutes les informations sont numériques, mais en fait, les images, les sons et toutes les données sont essentiellement analogiques. La numérisation permet certes des traitements très complexes, mais à mesure que la quantité de données augmente, ces opérations deviennent de plus en plus insoutenables en termes d'énergie et de calcul. Aujourd'hui, il y a un intérêt croissant pour l'utilisation de circuits spécialisés (coprocesseurs analogiques). Il y a un grand intérêt pour le retour à la technologie analogique, et les circuits dédiés seront les catalyseurs des futurs systèmes d'interconnexion sans fil 5G et 6G. C'est ainsi que nos puces travail", a déclaré Andrea Melloni, directeur du Polifab, le Centre de micro et nanotechnologie du Politecnico di Milano.
"L'informatique analogique utilisant des processeurs optiques est cruciale dans de nombreux scénarios d'application, notamment les accélérateurs mathématiques pour les systèmes neuromorphiques, le calcul haute performance (HPC) et l'intelligence artificielle, les ordinateurs quantiques et la cryptographie, les systèmes avancés de localisation, de localisation et de capteurs et, en général, les systèmes qui doivent traiter de grandes quantités de données à des vitesses très élevées", ajoute Marc Sorel, professeur d'électronique à l'Institut TeCIP (Institut de télécommunications, de génie informatique et de photonique) du lycée de Santa Ana.