„Curcubeu pe cip” – Inovația accidentală care ar putea eficientiza consumul de energie al inteligenței artificiale

Într-un laborator unde experimentele se succed rapid, o eroare neașteptată a dus la crearea unui cip fotonic ce emite lasere într-un spectru colorat diversificat, promițând să revoluționeze tehnologia centrelor de date și să faciliteze gestionarea cerințelor de date tot mai mari ale inteligenței artificiale (AI).

Cipul fotonic nou dezvoltat include o sursă laser de calitate industrială, cuplată cu un circuit optic precis proiectat pentru a modela și stabiliza lumina înainte de a o descompune în multiple culori spațiate uniform.

Fiecare bandă colorată corespunde unei frecvențe optice care poate transporta propriul său flux unic de date, permițând astfel centrelor de date să transfere informații mult mai rapid și mai eficient decât rețelele optice existente, precum fibra optică, ce transmit date folosind impulsuri laser la o singură lungime de undă.

Crearea acestui efect de curcubeu, cunoscut sub denumirea de pieptene de frecvențe, necesită în mod obișnuit lasere și amplificatoare mari și costisitoare. Totuși, cercetătorii au descoperit accidental o metodă de a integra această tehnologie fotonică avansată într-un singur cip de dimensiuni reduse, în timp ce încercau să îmbunătățească tehnologia lidar (deteție și localizare prin lumină).

Lidarul utilizează impulsuri laser pentru a măsura distanța pe baza timpului pe care îl petrec până la obiectul țintă și înapoi. În timpul experimentelor pentru a produce lasere mai puternice, capabile să capteze date detaliate de la distanțe mai mari, echipa a observat că cipul descompunea lumina în mai multe culori.

Un pieptene de frecvențe este un tip de lumină laser compusă din multiple culori sau frecvențe, care sunt spațiate uniform pe spectrul optic. Când sunt reprezentate pe un spectrogram, aceste frecvențe apar ca vârfuri ce semănă cu dinții unui pieptene.

Vârful fiecărui „dinte” reprezintă o lungime de undă stabilă și precis definită care poate transporta informații independent de celelalte. Datorită faptului că lungimile de undă sunt blocate atât în frecvență cât și în fază — adică vârfurile lor rămân perfect aliniate — ele nu interferează una cu cealaltă. Acest lucru permite mai multor fluxuri de date să călătorească în paralel printr-un singur canal optic, cum ar fi un cablu de fibră optică.

După descoperirea accidentală, oamenii de știință au dezvoltat o metodă de a reproduce intenționat și controlabil acest efect. De asemenea, au integrat tehnologia într-un cip de siliciu prin care lumina călătorește prin ghiduri de undă de doar câțiva micrometri lățime; un micrometru (1 µm) reprezintă o miime de milimetru (0,0001 cm), sau aproximativ o sutime din lățimea unui fir de păr uman.

Echipa și-a publicat descoperirile pe 7 octombrie în jurnalul Nature Photonics. Descoperirea este deosebit de importantă în contextul în care AI generează o presiune din ce în ce mai mare asupra infrastructurii centrelor de date, au afirmat cercetătorii.