Des ingénieurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) ont dévoilé une avancée majeure dans la technologie de calcul optique qui promet d’améliorer le traitement et le cryptage des données. publié dans le journal Avis sur le laser et la photonique.
Ce travail innovant, dirigé par le professeur Aydogan Ozcan et son équipe, présente un réseau optique diffractif reconfigurable capable d’exécuter des opérations de permutation de haute dimension, offrant un bond en avant significatif dans les applications de télécommunications et de sécurité des données.
Les opérations de permutation, essentielles pour diverses applications, notamment les télécommunications et le chiffrement, reposent traditionnellement sur du matériel électronique. Cependant, les avancées de l’équipe de l’UCLA utilisent le calcul diffractif entièrement optique pour effectuer ces opérations de manière multiplexée, améliorant ainsi considérablement l’efficacité et l’évolutivité.
En exploitant les propriétés intrinsèques de la lumière, la recherche introduit une nouvelle méthode pour exécuter des opérations de permutation de haute dimension via un réseau optique diffractif multiplexé.
Conception diffractive innovante
La conception de l’équipe comprend un matériau multiplexé reconfigurable, structuré à l’aide d’algorithmes d’apprentissage profond. Chaque couche diffractive du réseau peut pivoter dans quatre orientations : 0°, 90°, 180° et 270°. Cela permet à un matériau diffractif rotatif à K couches d’effectuer jusqu’à 4 000 opérations de permutation indépendantes, ce qui le rend très polyvalent.
Les données d’entrée d’origine peuvent être décryptées en appliquant une matrice de permutation inverse spécifique, garantissant la sécurité des données.
Validation expérimentale et applications
Pour démontrer la praticabilité de cette technologie, les chercheurs ont approximé 256 matrices de permutation sélectionnées au hasard à l’aide de quatre couches diffractives rotatives. Ils ont également démontré la polyvalence de la conception en intégrant des degrés de liberté de polarisation, améliorant encore ses capacités de multiplexage.
La validation expérimentale, réalisée à l’aide d’un rayonnement térahertz et de couches diffractives imprimées en 3D, correspond étroitement aux résultats numériques, soulignant la fiabilité de la conception et son potentiel pour des applications dans le monde réel.
Perspectives d’avenir
Le réseau diffractif reconfigurable offre une reconfigurabilité mécanique, permettant une représentation multifonctionnelle via un seul processus de fabrication. Cette innovation est particulièrement prometteuse pour les applications de commutation et de cryptage optiques, où le transfert d’informations à haut débit et à faible consommation d’énergie et le traitement multiplexé sont essentiels.
Le travail transformateur de l’équipe de l’UCLA ouvre non seulement la voie à des méthodes avancées de traitement et de cryptage des données, mais met également en évidence l’immense potentiel des technologies informatiques optiques pour relever les défis technologiques contemporains.
Plus d’information:
Guangdong Ma et al, Opérations de permutation tout optique multiplexées utilisant un réseau optique diffractif reconfigurable, Avis sur le laser et la photonique (2024). DOI: 10.1002/lpor.202400238