Vísindamenn þróa ofurhraða merkjavinnslu örbylgjuofnljóseindaflögu

Nýlega hefur rannsóknarteymi undir forystu prófessors Wang Cheng við rafmagnsverkfræðideild City University of Hong Kong þróað heimsleiðandi örbylgjuljóseindaflögu (MWP) með góðum árangri. Þessi flís er fær um að nýta ljósfræðilegu meginregluna til að framkvæma ofurhraða hliðræna rafræna merkjavinnslu og útreikninga.
Kubburinn er ekki aðeins 1000 sinnum hraðari en hefðbundnir rafeinda örgjörvar, heldur eyðir hann minni orku. Fjölbreytt notkunarsvið þess nær yfir margvísleg svið eins og 5/6G þráðlaus samskiptakerfi, ratsjárkerfi í hárri upplausn, gervigreind, tölvusjón og mynd-/myndvinnslu.
Teymið var í samstarfi við kínverska háskólann í Hong Kong um rannsóknina, sem hefur verið birt í tímaritinu Nature, sem heitir Integrated Lithium Niobate Microwave Photonic Processing Engine.
Með hraðri stækkun þráðlausra neta, Internet of Things (IoT) og skýjatengda þjónustu hefur eftirspurn eftir undirliggjandi RF kerfum vaxið gríðarlega. Örbylgjuljóseindatækni (MWP) býður upp á áhrifaríka lausn á þessum áskorunum með einstökum kostum þess að búa til, senda og vinna úr örbylgjumerkjum með því að nota sjónræna íhluti. Hins vegar hafa samþætt MWP kerfi staðið frammi fyrir mörgum áskorunum eins og samtímis framkvæmd á ofur-háhraða hliðrænum merkjavinnslu, samþættingu á flísum, mikilli tryggð og lítilli orkunotkun.
Til að takast á við þessar áskoranir hefur rannsóknarteymi prófessors Wang Cheng þróað nýtt MWP kerfi. Kerfið samþættir á nýstárlegan hátt ofurhraða rafsjónabreytingu (EO) með lágtapandi fjölvirkri merkjavinnslu á einni flís, afrek sem hefur aldrei verið að veruleika í fyrri rannsóknum.
Þessi framúrskarandi árangur er mögulegur með samþættri MWP vinnsluvél sem byggir á þunnfilmu litíumníóbat (LN) vettvang. Þessi vél er fær um að framkvæma fjölbreytt úrval af hliðstæðum merkjavinnslu og reikniverkefnum. Samkvæmt skýrslunni hefur þessi flís ekki aðeins ofurbreitt vinnslubandbreidd upp á 67 GHz, heldur hefur hann einnig framúrskarandi reikni nákvæmni.
Í gegnum árin hefur teymið unnið að rannsóknum á samþættum LN ljóseindakerfum. Þess má geta að árið 2018 þróuðu samstarfsmenn við Harvard háskólann og Nokia Bell Labs fyrsta CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) samhæfða samþætta rafsjónamælirinn á þunnfilmu litíumníóbat (LN) vettvang, sem lagði traustan grundvöllur núverandi rannsóknarbyltingar. Þunnfilmu litíumníóbat (LN) hefur verið kallaður "kísill ljóseindafræðinnar" vegna mikilvægis þess á sviði ljóseinda, sem er sambærilegt við sílikon í öreindafræði.
Þessi vinna opnar ekki aðeins nýtt svið rannsókna - þunnfilmu litíumníóbat (LN) örbylgjuljóseindafræði, heldur gerir það einnig kleift að örbylgjuljóseindaflísar með þéttri stærð, mikilli merkjatryggð og lítilli leynd, meðal annarra kosta. Meira um vert, þessi bylting táknar nýja stefnu fyrir hliðstæða rafræna vinnslu og reiknivélar á flísum.