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Des circuits photoniques programmables: une puce, de nombreuses applications possibles

Des chercheurs financés par l’UE étudient les récents développements et les applications potentielles des circuits optiques pouvant être programmés par les utilisateurs finaux.

Économie numérique

La photonique, qui est la science de la génération, de la détection et de la manipulation de particules de lumière, constitue le fondement d’un grand nombre de technologies que nous utilisons au quotidien. Dans la branche de la photonique intégrée, qui évolue constamment, il est possible de monter des circuits optiques de plus en plus importants et complexes à la surface d’une puce. La majorité de ces circuits sont actuellement conçus pour des applications spécifiques dans les télécommunications, la détection et d’autres domaines. Mais la technologie de la photonique trouve toutefois des applications dans un nombre croissant de domaines. Ainsi, selon un communiqué de presse posté sur le site web de l’École polytechnique de Milan, qui est partenaire du projet Super-Pixels, financé par l’UE, il s’avère nécessaire de disposer de «circuits optiques “polyvalents” pouvant être programmés directement par l’utilisateur final». Le potentiel de ces circuits photoniques programmables fait l’objet d’une étude soutenue en partie par le projet Super-Pixels et par les projets PhotonICSWARM, MORPHIC, UMWP-CHIP et FPPAs, également financés par l’UE. Publiée dans la revue «Nature», cette étude traite des récents développements de cette technologie émergente et de ses applications potentielles dans divers domaines.

Les circuits photoniques programmables et leur fonctionnement

Les circuits photoniques programmables représentent la version optique des réseaux de portes programmables (des circuits électroniques intégrés conçus pour être configurés par un client après leur fabrication). Le fait qu’un circuit optique de ce type puisse être employé dans le cadre de nombreuses applications différentes rend cette technologie plus accessible et réduit les coûts, ainsi que le temps de recherche et développement. Selon le communiqué de presse, la stratégie la plus fréquemment utilisée pour fabriquer ces circuits consiste à monter des pistes optiques interconnectées (maillage) sur une puce photonique. Les nœuds du maillage pouvant être configurés et gérés à l’aide de logiciels et d’algorithmes, il est possible de manipuler la lumière dans le but d’obtenir rapidement la fonction désirée, et cela, en consommant très peu d’énergie. Une modification de la fonction du circuit suppose donc simplement de le reprogrammer. «Avec des circuits optiques identiques, nous pouvons choisir de réaliser des opérations mathématiques, de mettre en place des systèmes d’intelligence artificielle et d’apprentissage automatique, de créer des réseaux de capteurs et de systèmes d’imagerie sur puce, et de manipuler les états quantiques de la lumière. Par ailleurs, la convergence rapide entre les technologies électronique et photonique permettra bientôt de rassembler toutes ces fonctionnalités sur un même circuit intégré», a déclaré le professeur Francesco Morichetti, de l’École polytechnique de Milan, dans le même communiqué de presse. Le professeur Andrea Melloni, qui dirige le laboratoire de dispositifs photoniques au sein de la même école, a également constaté ce qui suit: «Bien qu’il soit encore prématuré d’envisager des dispositifs photoniques suffisamment avancés pour exploiter la lumière comme le font les processeurs électroniques actuels, nous nous rapprochons de la possibilité de créer des co-processeurs photoniques programmables capables de traiter des données dans le domaine optique, afin de réaliser des classes d’opérations de manière extrêmement efficace.» Le projet Super-Pixels (Super-Pixels: Redefining the way we sense the world.) entend codévelopper une plate-forme de capteurs de nouvelle génération qui révolutionnera notre façon de traiter la lumière. Le projet prendra fin en août 2022. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet Super-Pixels

Mots‑clés

Super-Pixels, circuit optique, circuit photonique, lumière, puce

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