Исследовательская группа во главе с профессором Ван Чен из Департамента электротехники Городского университета Гонконга (CityUHK) разработала ультрасовременный микроволновый фотонный чип, способный выполнять сверхбыструю электронную обработку аналоговых сигналов и вычисления с использованием оптики. Микросхема, которая в 1000 раз быстрее и потребляет меньше энергии, чем традиционный электронный процессор, имеет широкий спектр применений, включая системы беспроводной связи 5/6G, высокоточные радиолокационные системы, искусственный интеллект, компьютерное зрение и обработку изображений/видео. Результаты исследования команды были опубликованы в журнале Nature в статье под названием «Integrated Lithium Niobate Microwave Photonic Processing Engine». Это совместное исследование с Китайским университетом Гонконга (CUHK).
Быстрое расширение беспроводных сетей, Интернета вещей и облачных сервисов предъявляет значительные требования к базовым радиочастотным системам. Технология микроволновой фотоники (MWP), использующая оптические компоненты для генерации, передачи и обработки микроволновых сигналов, предлагает эффективные решения этих проблем. Однако интегрированным системам MWP было трудно одновременно достичь сверхвысокоскоростной обработки аналоговых сигналов с интеграцией на уровне чипа, высокой верностью и низким энергопотреблением.
«Чтобы решить эти проблемы, наша команда разработала систему MWP, которая объединяет сверхбыстрое электрооптическое (EO) преобразование с малопотерной многофункциональной обработкой сигналов на одном интегрированном чипе, что ранее не удавалось», — пояснил профессор Ван. Такая производительность обеспечивается интегрированным движком обработки MWP на основе тонкопленочной платформы из ниобата лития (LN), способной выполнять многоцелевые задачи обработки и вычисления аналоговых сигналов.
«Чип может выполнять высокоскоростные аналоговые вычисления с ультраширокими полосами обработки до 67 ГГц и исключительной точностью вычислений», — сказал Фэн Ханке, аспирант кафедры электротехники и первый автор статьи.
Команда также продемонстрировала, что микросхема способна реализовать сложные алгоритмы сигнальной обработки, такие как быстрое преобразование Фурье (БПФ) и свертка сверточных нейронных сетей (CNN). Высокоскоростная и энергоэффективная обработка БПФ имеет решающее значение для систем беспроводной связи, поскольку она ускоряет модуляцию и демодуляцию сигналов связи. Свертки CNN играют жизненно важную роль в системах искусственного интеллекта и компьютерного зрения, обеспечивая возможности быстрого распознавания образов и анализа данных.
Источник:
Ченг Ван, Интегрированный микроволновый фотонный процессор на основе ниобата лития (Cheng Wang, Integrated lithium niobate microwave photonic processing engine), Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07078-9
-------------------------------------
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, реакциями и комментариями, а также подписавшись на наши страницы на других площадках и на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!