Innovation, la puce qui gère la lumière arrive

Voici le ébrécher qui s’occupe du luce et le optique sans fil il ne pouvait donc plus avoir d’obstacles. Une étude de l’École Polytechnique de Milan, menée en collaboration avec l’École Supérieure Sant’Anna de Pise, l’Université de Glasgow et l’Université de Stanford – publiée par la prestigieuse revue Nature Photonics – a permis de créer des puces photoniques qui calculent mathématiquement la forme optimale de la lumière pour traverser au mieux n’importe quel environnement, même inconnu ou changeant au fil du temps. Les chercheurs soulignent que le problème est bien connu : la lumière est sensible à toute forme d’obstacle, même les plus petits. Pensons, disent-ils, par exemple à la façon dont nous voyons les objets en regardant à travers du verre dépoli ou simplement en portant des lunettes embuées.

L’effet, poursuivent les chercheurs, est tout à fait similaire sur un faisceau de lumière qui transporte des flux de données dans des systèmes optiques sans fil : l’information, bien que toujours présente, est complètement déformée et extrêmement difficile à récupérer. Les dispositifs développés dans cette recherche sont de petites puces de silicium qui fonctionnent comme des émetteurs-récepteurs intelligents : en coopérant par paires, ils peuvent « calculer » automatiquement et de manière autonome quelle forme doit avoir un faisceau lumineux pour traverser un environnement générique avec une efficacité maximale. De plus, ils peuvent en même temps générer de nombreux faisceaux superposés, chacun avec sa propre forme, et les diriger sans interférer les uns avec les autres ; il est ainsi possible d’augmenter considérablement la capacité de transmission, comme l’exigent les systèmes sans fil de nouvelle génération.

“Nos puces sont des processeurs mathématiques qui traitent la lumière très rapidement et efficacement, presque sans consommer d’énergie. Les faisceaux optiques sont générés par des opérations algébriques simples, essentiellement des additions et des multiplications, effectuées directement sur les signaux lumineux et sont transmis par des microantennes intégrées directement sur le Les avantages de cette technologie sont multiples : extrême simplicité de traitement, haute efficacité énergétique et bande passante énorme, qui dépasse les 5000 GHz.” déclare Francesco Morichetti, responsable du laboratoire de dispositifs photoniques à l’École polytechnique de Milan.

“Aujourd’hui, toutes les informations sont numériques, mais en réalité, les images, les sons et toutes les données sont intrinsèquement analogiques. La numérisation permet certes des traitements très complexes, mais à mesure que le volume de données augmente, ces opérations deviennent de plus en plus difficiles d’un point de vue énergétique et informatique. Aujourd’hui, nous attendons avec beaucoup d’intérêt un retour aux technologies analogiques, à travers des circuits dédiés (coprocesseurs analogiques) qui permettront les systèmes d’interconnexion sans fil 5G et 6G du futur. Nos puces fonctionnent exactement comme cela”, souligne-t-il Andrea. Melloni, directeur de Polifab, le centre de micro et nanotechnologie de l’École Polytechnique de Milan.

Marc Sorel, professeur d’électronique à l’Institut TeCIP (Institut de télécommunications, d’ingénierie informatique et de photonique) de la Scuola Superiore Sant’Anna, ajoute enfin que « le calcul analogique effectué avec des processeurs optiques est crucial dans de nombreux scénarios d’application qui incluent des accélérateurs mathématiques pour systèmes neuromorphiques, calcul haute performance (HPC) et intelligence artificielle, ordinateurs quantiques et cryptographie, systèmes avancés de localisation, de positionnement et de détection, et en général tous les systèmes dans lesquels le traitement de grandes quantités de données à très haut débit est nécessaire”.