La transmission sans fil par la lumière pourrait bien ne plus rencontrer d’obstacles. Une étude menée par plusieurs universités de renom a permis de créer des puces photoniques capables de calculer la forme optimale de la lumière pour traverser n’importe quel environnement, même inconnu ou en constante évolution.
La lumière est sensible à toute forme d’obstacle, même minime. Par exemple, notre perception des objets à travers une vitre givrée ou lorsque nos lunettes sont embuées.
L’effet est similaire sur un faisceau de lumière transportant des flux de données dans les systèmes optiques sans fil : l’information, bien que toujours présente, est complètement déformée et extrêmement difficile à récupérer.
Des puces photoniques intelligentes
Les dispositifs développés dans cette recherche sont de petites puces en silicium qui servent de émetteurs-récepteurs intelligents. Travaillant en paires, ils sont en mesure automatiquement et indépendamment de ‘calculer’ la forme qu’un faisceau de lumière doit avoir pour traverser un environnement générique avec un maximum d’efficacité.
Par ailleurs, ils sont capables de générer plusieurs faisceaux superposés, chacun avec sa propre forme, et les diriger sans qu’ils n’interfèrent les uns avec les autres. Ainsi, la capacité de transmission est considérablement augmentée, comme le requièrent les systèmes sans fil de nouvelle génération.
Des processeurs mathématiques à la pointe de la technologie
« Nos puces sont des processeurs mathématiques qui effectuent des calculs avec la lumière très rapidement et efficacement, presque sans consommation d’énergie. Les faisceaux optiques sont générés par des opérations algébriques simples, essentiellement des sommes et des multiplications, effectuées directement sur les signaux lumineux et transmises par des micro-antennes directement intégrées sur les puces. Cette technologie offre de nombreux avantages : un traitement extrêmement facile, une grande efficacité énergétique et une bande passante énorme dépassant 5000 GHz », explique Francesco Morichetti, responsable du laboratoire de dispositifs photoniques du Politecnico di Milano.
Retour aux technologies analogiques
« Aujourd’hui, toutes les informations sont numériques, mais en réalité, les images, les sons et toutes les données sont intrinsèquement analogiques. La numérisation permet un traitement très complexe, mais à mesure que le volume de données augmente, ces opérations deviennent de moins en moins durables en termes d’énergie et de calcul. Aujourd’hui, il y a un grand intérêt à revenir aux technologies analogiques, grâce à des circuits dédiés (co-processeurs analogiques) qui serviront d’accélérateurs pour les systèmes d’interconnexion sans fil 5G et 6G de l’avenir. Nos puces fonctionnent exactement de cette manière », déclare pour sa part Andrea Melloni, directeur de Polifab, le centre de micro et nanotechnologie du Politecnico di Milano.
En synthèse
La réalisation de ces puces photoniques marque une étape importante dans le domaine de la transmission sans fil par la lumière. En surmontant les obstacles traditionnels liés à la sensibilité de la lumière, ces puces ouvrent la voie à des systèmes sans fil de nouvelle génération plus efficaces et plus performants. Le retour aux technologies analogiques, facilité par ces puces, pourrait également avoir des implications significatives pour l’avenir des systèmes d’interconnexion sans fil.
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Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qu’une puce photonique ?
Une puce photonique est un type de puce qui utilise la lumière (photons) plutôt que l’électricité (électrons) pour effectuer ses fonctions. Elles sont utilisées dans une variété d’applications, notamment les communications optiques, les capteurs et l’informatique quantique.
Quels sont les avantages de l’utilisation de la lumière pour la transmission de données
La lumière peut transporter beaucoup plus d’informations que l’électricité, ce qui permet une transmission de données plus rapide et plus efficace. De plus, la lumière est moins susceptible d’être affectée par les interférences électromagnétiques, ce qui peut améliorer la qualité de la transmission.
Qu’est-ce que la technologie analogique et pourquoi est-elle importante ?
La technologie analogique utilise des signaux continus pour représenter l’information, contrairement à la technologie numérique qui utilise des signaux discrets. Bien que la technologie numérique soit plus couramment utilisée aujourd’hui, la technologie analogique peut offrir certains avantages, notamment en termes d’efficacité énergétique et de capacité à traiter de grands volumes de données.
Qu’est-ce que cela signifie pour l’avenir des communications sans fil ?
Cette avancée pourrait ouvrir la voie à des systèmes sans fil de nouvelle génération plus efficaces et plus performants. En particulier, elle pourrait faciliter le développement de systèmes d’interconnexion sans fil 5G et 6G.
Quels sont les défis restants ?
Malgré ces avancées, il reste encore de nombreux défis à relever. Par exemple, il sera nécessaire de développer des méthodes pour intégrer efficacement ces puces photoniques dans les systèmes existants. De plus, des recherches supplémentaires seront nécessaires pour optimiser la performance de ces puces dans divers environnements.
Références
Article : » Determining the optimal communication channels of arbitrary optical systems using integrated photonic processors » – DOI: 10.1038/s41566-023-01330-w
