Nieuwe chiptechnologie belooft snellere data dankzij fotonische reservoir computing
N/A, donderdag, 1 mei 2025.
Een recent artikel in Photonics beschrijft hoe fotonische reservoir computing de efficiëntie van optische vezelcommunicatie kan verbeteren. De nieuwe chiparchitectuur vermindert ruis in optische kanalen. Een 36-node reservoir chip vermindert de bit error rate met een factor duizend over een afstand van 20 kilometer. Deze technologie kan de basis vormen voor snellere en betrouwbaardere dataoverdracht in de toekomst.
Fotonische reservoir computing: een doorbraak in chiptechnologie
Onderzoekers van Beijing Jiaotong University, Photocounts Co., Ltd. en Peking University hebben een fotonische reservoir computing (PhRC) chip ontworpen die ruis in optische vezelcommunicatiekanalen vermindert [2]. Deze chip gebruikt optische in plaats van elektrische berekeningen, wat de druk op de ontvanger vermindert en de verwerking versnelt [2]. De resultaten van hun onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Photonics [1][2]. De PhRC-architectuur bestaat uit drie lagen: een inputlaag, een reservoirlaag en een uitleeslaag, vervaardigd met CMOS-technologie op SOI-materialen [2].
Hoe werkt het?
De chip maakt gebruik van een ruimtelijk knooppuntschema, waarbij directionele koppelingen (DCs) als knooppunten dienen en lange golfgeleiders voor vertraging zorgen [2]. De onderzoekers onderzochten de invloed van het aantal reservoirknopen, de lengte van de golfgeleider-vertraging en het aantal input/output-poorten op de prestaties [2]. De input optische signalen zijn discrete tijdsignalen en de toestandsvergelijking tussen de inputlaag en de reservoirlaag is x(t+1) = Win u(t+1) + Wx(t) [2]. Het IMDD-systeem gebruikt een CW-laser met een centrale golflengte van 1550 nm [2].
Equalisatie en ruisonderdrukking
De PhRC is bijzonder geschikt voor het verminderen van dispersieruis [2]. Bij een transmissieafstand van 30 km en een signaalsnelheid van 50 Gb/s vertoonden alle lay-outs een egalisatie-effect [2]. Een 36-node lay-out bereikte een vermindering van de bit error rate (BER) met drie ordes van grootte voor 20 km OOK-signalen na equalisatie [2]. De BER van het vervormde signaal is 2. 108 × 10−2, terwijl de 36-node lay-out een geëgaliseerde BER van 1.859 × 10−5 bereikt [2].
Toekomstperspectief
De chiparchitectuur maakt een gemakkelijke uitbreiding van de volledig optische uitleeslaag mogelijk, wat de mogelijkheid biedt om de equalisatiesnelheid verder te verhogen [2]. Het ontwerp kan in de toekomst evolueren naar een volledig optische structuur, wat de equalisatiesnelheid en bandbreedte van optische signalen verder kan verbeteren [2]. De optimale DC-splitsingsverhoudingscoëfficiënt is 0.5 voor PhRC’s [2]. Deze ontwikkelingen zijn veelbelovend voor de toekomstige chiptechnologie en kunnen leiden tot efficiëntere en snellere dataoverdracht [1].
Andere ontwikkelingen in de quantumtechnologie
Naast de ontwikkelingen in fotonische reservoir computing zijn er ook andere recente doorbraken in de quantumtechnologie. IonQ (NYSE: IONQ) kondigde op 1 mei 2025 nieuw onderzoek aan in College Park, Md., waarin quantum-verbeterde toepassingen werden gedemonstreerd die AI bevorderen met behulp van QGAN’s en QML [8]. Quantum Computing Inc. (QCi) (Nasdaq: QUBT) kreeg op 30 april 2025 een subcontract met een waarde van $406.478 om NASA’s LIDAR-missies te ondersteunen [8][9]. Rigetti Computing, Inc. (Nasdaq: RGTI) sloot op 30 april 2025 de eerder aangekondigde investering door Quanta Computer Inc. (TWSE: 2382.TW) af met betrekking tot hun strategische samenwerkingsovereenkomst [8].