光學無線技術的新突破採用光子晶片，可有效塑造光以改善資料傳輸，這對於未來無線網路和高速資料處理的進步至關重要，光纖無線可能不再有任何障礙。米蘭理工大學與比薩聖安娜高等學校、格拉斯哥大學和史丹佛大學合作進行的一項研究，發表在著名期刊《自然光子學》上，使製造光子晶片成為可能，該晶片可以透過數學方式計算出最佳形狀光線能夠最好地穿過任何環境，即使是未知的或隨時間變化的環境。

新的先進光子晶片已經開發出來，它可以優化光學無線系統的光傳輸。這些晶片對於未來5G 和6G 網路至關重要，代表著向節能模擬技術的轉變，並在高速數據處理和通訊領域具有廣泛的應用。圖片來源：米蘭理工大學

有一個問題是眾所周知的：光對任何形式的障礙物都很敏感，即使是非常小的障礙物。例如，想想當透過磨砂窗戶或當我們的眼鏡起霧時我們如何看到物體。這種效果與光學無線系統中攜帶資料流的光束非常相似：資訊雖然仍然存在，但卻完全扭曲且極難檢索。

這項研究中開發的設備是用作智慧收發器的小型矽晶片：成對工作，它們可以自動且獨立地「計算」光束需要什麼形狀，以便以最大效率穿過通用環境。這還不是全部：它們還可以產生多個重疊的光束，每個光束都有自己的形狀，並引導它們而不互相干擾；這樣，傳輸容量就大大增加，正如下一代無線系統所要求的那樣。

「我們的晶片是數學處理器，可以非常快速有效地利用光進行計算，幾乎不消耗能源。光束透過簡單的代數運算（本質上是求和和乘法）生成，直接對光訊號執行，並透過直接整合在晶片上的微天線傳輸。這項技術具有許多優點：處理極其簡單、能源效率高以及超過5000 GHz 的巨大頻寬。」米蘭理工大學光子裝置實驗室負責人Francesco Morichetti 解釋道。

「如今，所有資訊都是數位化的，但事實上，影像、聲音和所有數據本質上都是模擬的。數位化確實允許非常複雜的處理，但隨著數據量的增加，這些操作在能源和計算方面變得越來越不可持續。如今，人們對透過專用電路（類比協處理器）回歸類比技術抱有極大興趣，專用電路將成為未來5G 和6G 無線互連繫統的推動者。我們的晶片就是這樣工作的，」米蘭理工大學微奈米技術中心Polifab 主任Andrea Melloni 介紹。

「使用光學處理器的模擬運算在許多應用場景中至關重要，包括神經形態系統的數學加速器、高效能運算(HPC) 和人工智慧、量子電腦和密碼學、高階本地化、定位和感測器系統，總的來說， 需要以非常高的速度處理大量數據的系統，」聖安娜高等學校TeCIP 研究所（電信、計算機工程和光子學研究所）的電子學教授Marc Sorel 補充道。