En un avance significativo en el campo de las comunicaciones ópticas, investigadores de prestigiosas instituciones, incluyendo el Politecnico di Milano, la Scuola Superiore Sant’Anna en Pisa, la Universidad de Glasgow y la Universidad de Stanford, han desarrollado un innovador chip fotónico capaz de optimizar la transmisión de luz en ambientes desafiantes. Este descubrimiento, publicado en Nature Photonics, promete revolucionar los sistemas de comunicación óptica inalámbrica, superando obstáculos previamente insalvables.
Tradicionalmente, la luz, al ser utilizada en sistemas de comunicación óptica inalámbrica, enfrenta el desafío de distorsiones causadas por obstáculos incluso mínimos. Este fenómeno, similar a observar a través de una ventana empañada o lentes nebulizados, distorsiona significativamente la información transmitida, dificultando su recuperación.
Los investigadores han intentado poner solución a este problema mediante el desarrollo de chips fotónicos inteligentes. Se trataría de pequeños chips de silicio que actúan como transceptores inteligentes. Estos chips pueden calcular de manera autónoma y eficiente la forma óptima que debe tener un haz de luz para atravesar cualquier ambiente, incluso uno desconocido o en constante cambio. Además, son capaces de generar múltiples haces de luz superpuestos, cada uno con su propia forma, y dirigirlos sin interferencia mutua. Esto incrementa sustancialmente la capacidad de transmisión, una necesidad crítica para los sistemas inalámbricos de próxima generación.
Francesco Morichetti, jefe del Laboratorio de Dispositivos Fotónicos del Politecnico di Milano, destaca que estos chips son procesadores matemáticos que realizan cálculos con la luz de manera rápida y eficiente, con un consumo energético casi nulo. Los haces ópticos se generan mediante operaciones algebraicas simples, como sumas y multiplicaciones, realizadas directamente sobre las señales de luz y transmitidas por microantenas integradas en los chips. Esta tecnología se destaca por su procesamiento extremadamente sencillo, alta eficiencia energética y un ancho de banda enorme, superando los 5000 GHz.
Por su parte, Andrea Melloni, director del centro de micro y nanotecnología Polifab del Politecnico di Milano, enfatiza la creciente importancia de volver a la tecnología analógica en la era digital, especialmente para operaciones complejas con grandes volúmenes de datos. Los chips desarrollados funcionan como coprocesadores analógicos, facilitando sistemas de interconexión inalámbrica para tecnologías 5G y 6G.
El trabajo forma parte del programa de investigación y desarrollo RESTART, financiado bajo el NRRP, y liderado por el Prof. Andrea Melloni en el Politecnico di Milano y el Prof. Piero Castaldi en el Instituto TeCIP de la Scuola Superiore Sant’Anna Pisa. Los proyectos ‘HePIC’ y ‘Rigoletto’ dentro del programa RESTART buscan desarrollar circuitos integrados fotónicos de próxima generación y redes de transporte óptico que respaldarán la infraestructura futura 6G.
Este avance representa todo un hito en la comunicación óptica, prometiendo una era de transmisión de datos más eficiente, rápida y sin las limitaciones actuales. La integración de estos chips fotónicos en sistemas existentes podría abrir un abanico de posibilidades para la industria de las telecomunicaciones, marcando un antes y un después en la forma en que transmitimos información.
Créditos de imagen de portada: Politecnico di Milano
