6G не за горами: создан сверхбыстрый терагерцовый беспроводной чип | Популярный Университет

6G не за горами: создан сверхбыстрый терагерцовый беспроводной чип

6G не за горами: создан сверхбыстрый терагерцовый беспроводной чип

Физики из Сингапура совместно с японскими коллегами создали новый способный передавать терагерцовые волны чип, который позволит создать шестое поколение мобильной связи (6G) c рекордной скоростью передачи данных — один терабит в секунду.  О своём изобретении исследователи рассказали в журнале Nature Photonics.

Терагерцовыми волнами назвывается часть электромагнитного спектра, которая лежит между инфракрасным (его излучают все нагретые тела) и микроволновым излучением (на нём работают сотовые телефоны и, конечно, микроволновки). Их  применение в телекоммуникации рассматривают как новый рубеж высокоскоростной беспроводной связи. Но чтобы его достигнуть, необходимо решить ряд фундаментальных проблем. Например, как передавать терагерцовый сигнал без помех и с минимумом искажений.

Традиционные устройства (металлические волноводы, металлические провода, фотонные кристаллы) имеют два существенных недостатка: внутренние дефекты, которые возникают в том числе в процессе производства, и изгибы/изломы, которые неизбежно появляются в процессе эксплуатации. Эти несовершенства приводят к рассеянию терагерцового излучения, значительному ухудшению и искажению передаваемого сигнала. 

Оба этих недостатка нивелируются с помощью особого вида фотонных кристаллов — топологических фотонных изоляторов. Напомним, что фотонными кристаллами называются материалы с периодически изменяющимся коэффициентом преломления. Также как и обычные кристаллические тела фотонные кристаллы делятся на проводники, полупроводники и изоляторы. Если в  фотонных проводниках электромагнитное излучение распространяется свободно на большие расстояния, то в фотонные изоляторы оно даже не проникает.  Однако существует особый вид таких изоляторов, которые могут “проводить” электромагнитное излучение без потерь и искажений по своей поверхности, — топологические фотонные изоляторы. На сегодняшний день они хорошо изучены для оптического и микроволнового излучения. Но в этом году учёным удалось создать и изучить подходящий материал и для терагерцового диапазона.

Физики из Японии и Сингапура создали кремниевый  чип толщиной 190 микрометров с рядами треугольных отверстий. Этот чип продемонстрировал отличный результат: сигнал передавался без ошибок и помех, скорость передачи при этом достигла 11 гигабит в секунду, что сравнимо с пятым поколением мобильной связи (5G).  

Это первый случай в инженерной науке, когда фотонный топологический изолятор применялся для передачи терагерцового излучения. В будущем коммутационные устройства на основе такого материала будут применяться для создания шестого поколения беспроводной связи (6G) с невероятной скоростью в один терабит в секунду, что в 100 раз быстрее, чем 5G. А цепи из таких кристаллов станут основой для создания искусственного интеллекта и облачных технологий.

Автор: Альберт Ахмадеев 
Редактор: Анастасия Воротникова

Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться
  • 2
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
    2
    Поделились

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: