Japonští vědci posouvají 6G sítě: Bezdrátový přenos dosáhl 112 Gbps díky optickým mikrohřebenům

Závod o bezdrátový přenos dat v rámci budoucích 6G sítí dosáhl významného milníku. Japonští výzkumníci vyvinuli nový bezdrátový komunikační systém řízený optickými mikrohřebeny, který dosahuje rychlosti přenosu dat až 112 Gigabitů za sekundu (Gbps) v pásmu 560 GHz.

Závod o bezdrátový přenos dat v rámci budoucích 6G sítí dosáhl významného milníku. Japonští výzkumníci vyvinuli nový bezdrátový komunikační systém řízený optickými mikrohřebeny, který dosahuje rychlosti přenosu dat až 112 Gigabitů za sekundu (Gbps) v pásmu 560 GHz. Tato technologie překonává omezení výkonu a šumu konvenční elektroniky nad 350 GHz a pokládá základy pro budoucí 6G sítě a ultra-rychlé mobilní páteřní sítě.

Inženýři se dlouhodobě snaží vybudovat další generaci ultra-rychlých bezdrátových sítí, ale naráželi na zásadní překážky. Pro dosažení vysokých rychlostí dat slibovaných 6G sítěmi musí data cestovat na ultra-vysokofrekvenčních terahertzových (THz) vlnách. Konvenční elektronika však při takto vysokých frekvencích selhává. Jakmile frekvence překročí 350 GHz, elektronické signály ztrácejí výkon a jsou zaplaveny „fázovým šumem“, což je digitální ekvivalent oslepující sněhové bouře. Tým z Tokušimské univerzity v Japonsku, pod vedením profesora Takeshiho Yasuiho, dosáhl historického úspěchu integrací pokročilé fotoniky a vysokého řádu datové modulace: poprvé v historii překonal hranici 100 Gbps bezdrátového přenosu nad 420 GHz. Konkrétně se jim podařilo přenést data rychlostí 112 Gbps na nosné vlně 560 GHz, což je dostatečně rychle na stažení několika 4K filmů mrknutím oka.

Klíčem k tomuto úspěchu je technologie optických mikrohřebenů. Tyto miniaturní zařízení fungují jako vysoce technologická optická pravítka, generující řadu dokonale rozmístěných, ultra-stabilních a ostrých linií laserového světla. Díky této stabilitě vykazují mikrohřebeny neuvěřitelně nízký fázový šum, což je činí ideálním základem pro čisté terahertzové signály. Aby byla technologie použitelná v reálném světě, museli výzkumníci vyřešit problém s optickým zarovnáním. Obvykle vyžaduje směrování laserů do mikroskopických čipů extrémně přesné a křehké nastavení. Tým z Tokušimy tento problém vyřešil trvalým spojením optického vlákna přímo na křemíkovo-nitridový mikrorezonátor. Tato technika přinesla miniaturizaci, zvýšení výkonu a odolnost vůči změnám prostředí díky integrované regulaci teploty.

Pro samotný přenos dat tým izoloval dva vysoce stabilní optické nosné signály z mikrohřebenu a zakódoval je pomocí pokročilých modulačních formátů – QPSK a 16QAM – které do každého přenosu vlny vměstnají více dat. Systém dosáhl rychlosti 84 Gbps s QPSK modulací a 112 Gbps s 16QAM modulací. Ačkoli se váš chytrý telefon v dohledné době nepřipojí k frekvencím 560 GHz, tato technologie představuje obrovský přínos pro skrytou infrastrukturu, která udržuje internet v pohybu. Je ideální pro mobilní páteřní sítě – vysokokapacitní bezdrátové spoje, které propojují mobilní věže s hlavní internetovou páteří. Namísto nákladného pokládání kilometrů optických kabelů by telekomunikační společnosti mohly v budoucnu využívat tyto terahertzové paprsky s mikrohřebeny k bezdrátovému přenosu obrovského množství dat mezi věžemi. Vědci plánují dále zvyšovat rychlost potlačením fázového šumu a navrhnout pokročilé antény pro zvýšení výstupního výkonu, aby dosáhli rekordních rychlostí na mnohem delší vzdálenosti.