Пут до 6Г бежичних мрежа постао је мало лакши. Научници су направили значајан корак напред у терахерцној технологији, потенцијално револуционарни начин на који ћемо комуницирати у будућности.
Међународни тим је развио мали силицијумски уређај који би могао да удвостручи капацитет бежичних мрежа, приближавајући нас обећању 6Г и даље.
Замислите свет у којем можете преузети целу сезону своје омиљене серије за неколико секунди или у којем виртуелна стварност делује тако стварно као, па, стварност. Научници верују да терахерцна технологија може донети управо то. Њихов рад је објављен у часопису Laser & Photonics Review.
Силицијумски чип, мањи од зрна пиринча
Ово мало чудо, силицијумски чип мањи од зрна пиринча, ради у делу електромагнетног спектра за који већина нас никада није чула: терахерцни опсег. Замислите електромагнетни спектар као огромни информативни аутопут.
Тренутно се крећемо релативно спорим траком са 4Г и 5Г технологијама. Терахерцна технологија? То је брза трака, обећавајући брзине које наше тренутне мреже чине смешно спорим у поређењу.
Шта је поларизациони мултиплексер?
Терахерцни таласи заузимају златну средину у електромагнетном спектру између микроталаса и инфрацрвене светлости. Већ дуго се сматрају обећавајућим подручјем за бежичну комуникацију јер могу пренети огромне количине података.
Међутим, искоришћавање овог потенцијала било је изазовно због техничких ограничења.
Нови уређај истраживача, назван „поларизациони мултиплексер“, решава један од кључних проблема у терахерцној комуникацији: ефикасно управљање различитим поларизацијама терахерцних таласа.
Поларизација се односи на оријентацију осцилације таласа. Паметном манипулацијом овим поларизацијама, тим је практично створио систем за контролу саобраћаја за терахерцне таласе, омогућавајући пренос већих количина података истовремено.
Ако вам ово звучи као технички жаргон, замислите то као саобраћајца за податке, који може усмерити двоструко више информација кроз исти пут без загушења.
Како је креиран овај уређај?
Срце ове иновације је компактни силицијумски чип који мери само неколико милиметара. Упркос својој малој величини, овај чип може раздвојити и комбиновати терахерцне таласе различитих поларизација са изузетном ефикасношћу. То је као да имате малу, изузетно прецизну машину за сортирање светлосних таласа.
Да би креирали овај уређај, истраживачи су користили силицијумски wafer дебљине 250 микрометара са веома високим електричним отпором. Употребили су технику названу дубоко реактивно јонско урезивање како би урезали сложене шаре у силицијум.
Ове шаре, које се састоје од пажљиво дизајнираних рупа и структура, формирају такозвани „ефективни медијум“ – материјал који на специфичне начине реагује са терахерцним таласима.
Тим је подвргао овај уређај бројним тестирањима
Тим је затим подвргао свој уређај бројним тестовима користећи специјализовану опрему. Користили су векторски мрежни анализатор са модулима за продужење који су могли да генеришу и детектују терахерцне таласе у опсегу од 220-330 GHz уз минимални губитак сигнала.
Ово им је омогућило да мере како уређај рукује различитим поларизацијама терахерцних таласа у широком фреквенцијском опсегу.
„Овај велики релативни опсег је рекорд за било који интегрисани мултиплексер у било којем фреквенцијском опсегу. Да је скалиран на централну фреквенцију оптичких комуникационих опсега, такав опсег би могао да покрије све оптичке комуникационе опсеге.“
У својим експериментима, истраживачи су показали да њихов уређај може ефикасно раздвојити и комбиновати две различите поларизације терахерцних таласа са високом ефикасношћу.
Изузетно мали губитак енергије у процесу
Уређај је показао просечни губитак сигнала од само око 1 децибела – изузетно ниска вредност која указује на врло мали губитак енергије у процесу. Још импресивније, уређај је одржао однос екстинкције поларизације (мера колико добро разликује различите поларизације) већи од 20 децибела у целом опсегу рада.
Ово је кључно како би се обезбедило да подаци пренесени на различитим поларизацијама не ометају једни друге.
Да би ставили потенцијал ове технологије у перспективу, истраживачи су спровели неколико тестова у стварном свету. У једној демонстрацији, користили су свој уређај за пренос два одвојена видео стрима у високој дефиницији истовремено преко терахерцне везе.
Ово показује способност технологије да управља са више токова података одједном, ефективно удвостручујући количину информација које могу бити послате кроз један канал.
Огроман скок у односу на тренутне бежичне технологије
Али тим се није зауставио ту. У напреднијим тестовима, тестирали су границе брзине преноса података. Користећи технику названу укључивање-искључивање (on-off keying), постигли су брзине преноса података до 64 гигабита по секунди без грешака.
Када су користили сложенију шему модулације (16-QAM), достигли су запањујуће брзине преноса података до 190 гигабита по секунди.
То је отприлике једнако преузимању 24 гигабајта – или отприлике шест филмова у високој дефиницији – у једној секунди. То је огроман скок у односу на тренутне бежичне технологије.
Ипак, истраживачи кажу да се не ради само о брзини. Овај уређај је такође изузетно свестран.
„Ова иновација не само да побољшава ефикасност терахерцних комуникационих система, већ отвара пут за робусније и поузданије бежичне мреже високих брзина“, додаје др. Веијие Гао, постдокторанд на Универзитету у Осаки и коаутор студије.
Импликације ове технологије сежу далеко даље од бржег преузимања са Netflix-a. Говоримо о напретку који би могао револуционисати проширену стварност, омогућити беспрекорно даљинско обављање хируршких захвата или створити виртуелне светове толико урањајуће да ћете заборавити да нису стварни. Најбољи део? Ово није далеки сан.
„Очекујемо да ће у наредних годину или две истраживачи почети да истражују нове примене и усавршавају технологију“, каже професор Масајуки Фуџита са Универзитета у Осаки.
Дакле, иако можда нећете наћи терахерцни чип у свом следећем смартфону, немојте се изненадити ако у не тако далекој будућности будете преносили холографске видео позиве или контролисали паметне уређаје својим умом. Терахерцна револуција долази и доноси будућност која је бржа, повезанија и узбудљивија него што смо икада замишљали.
