Ricercatori della Seoul National University e dell'Università di Seoul hanno sviluppato un circuito integrato fotonico programmabile in grado di rallentare la luce a comando. Sì, hanno dato alla luce la capacità di frenare – cosa che molti di noi vorrebbero fare nel traffico.

Il team, guidato dai professori Namkyoo Park e Sunkyu Yu (Ingegneria Elettrica e Informatica, SNU) e dalla professoressa Xianji Piao (Scuola di Ingegneria Elettrica e Informatica, Università di Seoul), ha pubblicato il proprio lavoro sulla rivista Advanced Science. Il loro obiettivo: risolvere un crescente collo di bottiglia computazionale.

L'IA generativa e i modelli su larga scala stanno divorando potenza di calcolo, e i semiconduttori elettronici convenzionali sudano – consumano tonnellate di energia e stanno raggiungendo i limiti di velocità di trasmissione dati. Entra in gioco il calcolo ottico, che usa la luce invece degli elettroni. La luce è veloce ed efficiente, ma ha un difetto fatale: si rifiuta di rallentare. Non puoi certo dire a un fotone di aspettare un minuto mentre recuperi.

È qui che entra in gioco il nuovo chip. Utilizza un fenomeno chiamato trasparenza indotta da risonatore accoppiato (CRIT) per controllare la velocità e la forma dei segnali ottici. Tradizionalmente, i dispositivi CRIT sono fissi – una volta fabbricati, fanno una cosa per sempre. Vuoi un ritardo più lungo o una frequenza diversa? Peccato, ordina un nuovo chip. Questa inflessibilità è stata un grosso mal di testa per i server IA e i data center che necessitano di elaborazione in tempo reale.

Il team della SNU ha cambiato le cose trattando due stati ottici – modalità luminosa e modalità oscura – come un unico parametro regolabile e aggiungendo due accoppiatori ad anello controllabili. Ciò consente di riprogrammare il chip al volo. Nelle simulazioni, hanno dimostrato di poter ritardare i segnali, regolare la larghezza di banda e persino convertire la frequenza senza componenti aggiuntivi. E sì, funziona in condizioni reali come perdite di materiale, diafonia termica e imperfezioni di fabbricazione.

Se commercializzato, questo singolo chip potrebbe gestire la sincronizzazione dei segnali, linee di ritardo regolabili, buffer ottici e conversione di frequenza – tutto con la flessibilità di un sistema definito dal software. Ciò significa data center e server IA più piccoli, più economici e più efficienti dal punto di vista energetico. Le potenziali applicazioni includono anche la guida autonoma, le comunicazioni di nuova generazione e le tecnologie quantistiche.

Il professor Park ha dichiarato: "Questa ricerca è significativa in quanto propone un nuovo principio di progettazione che consente di riconfigurare il flusso di luce all'interno dei circuiti integrati fotonici secondo necessità, migliorando notevolmente la flessibilità di progettazione." I co-primi autori Dr. Seungkyun Park e lo studente di dottorato Beomjoon Chae hanno aggiunto: "Abbiamo realizzato che reinterpretare la fisica dei risonatori fotonici convenzionali da una prospettiva diversa può servire come punto di partenza per scoprire nuove funzionalità."

Così la luce può finalmente imparare la pazienza. Ora se solo potessimo fare lo stesso per i tempi di caricamento di Internet.