Kable 1000 razy szybsze niż obecne druty internetowe mogą powstać po dużym przełomie

Dane mogą być przesyłane tysiąc razy szybciej niż prąd Internet kable po wielkim przełomie, naukowcy powiedzieli.

Nowe badania wykorzystują kaskadę kwantową teraherców lasery które mogłyby przesyłać dane dookoła świata z prędkościami niewyobrażalnymi przy użyciu obecnej technologii.

Zdaniem naukowców odpowiedzialnych za badanie, które zostało opublikowane dzisiaj w czasopiśmie Nature Communications, lasery mogą znacznie przyspieszyć komunikację danych.

W ramach badań naukowcy dokonali przełomu w sterowaniu terahercowymi laserami kaskady kwantowej, które, jak twierdzą, mogłyby być wykorzystane do transmisji danych z prędkością 100 gigabitów. Obecne – bardzo szybkie – połączenia Ethernet działają z prędkością 100 megabitów na sekundę, tysiąc razy mniej.

Specyficzny rodzaj laserów jest inny, ponieważ wysyłają światło w zakresie terahercowym spektrum elektromagnetycznego, które jest w dużej mierze wykorzystywane do analizy chemikaliów. Ale zmieniając je na wysyłanie danych, mogą zapewnić znacznie szybsze połączenia do placówek badawczych, szpitali, łączności satelitarnej lub w innych sytuacjach, w których wymagane są bardzo szybkie połączenia sieciowe.

Aby móc przesyłać dane, lasery muszą być wyłączane około 100 miliardów razy na sekundę. Wymaga to precyzyjnej kontroli, a inżynierowie do tej pory nie byli w stanie tego zrobić.

Teraz naukowcy sądzą, że znaleźli sposób kontrolowania tej bardzo szybkiej modulacji za pomocą dźwięku i światła.

„To ekscytujące badania” – powiedział John Cunningham, profesor nanoelektroniki w Leeds. „W chwili obecnej system modulowania kwantowego lasera kaskadowego jest napędzany elektrycznie – ale ten system ma ograniczenia.

„Jak na ironię, ta sama elektronika, która zapewnia modulację, zwykle hamuje szybkość modulacji. Opracowywany przez nas mechanizm opiera się na falach akustycznych.”

Kiedy elektron przechodzi przez część optyczną lasera, przechodzi przez szereg „studni kwantowych”, które wyrzucają impuls energii świetlnej. Elektron może emitować wiele tych fotonów, a to jest kontrolowane – za pomocą fal dźwiękowych do wibracji tych studni kwantowych – w nowym eksperymencie.

„Zasadniczo wykorzystaliśmy falę akustyczną, aby wstrząsnąć skomplikowanymi stanami elektronowymi wewnątrz laserowego kaskady kwantowej” – powiedział Tony Kent, profesor fizyki w Nottingham. „Widzieliśmy wtedy, że jego natężenie światła terahercowego było zmieniane przez falę akustyczną”.

Badania nie są doskonałe, a jeszcze więcej kontroli jest potrzebna, zanim lasery będą mogły być niezawodnie wykorzystane do transmisji danych. Ale przy dalszych pracach mogą one prowadzić do przełomów w przesyłaniu danych.

„Nie doszliśmy do sytuacji, w której moglibyśmy zatrzymać i całkowicie rozpocząć przepływ, ale byliśmy w stanie kontrolować strumień świetlny o kilka procent, co jest świetnym początkiem” – powiedział profesor Cunningham.

„Wierzymy, że dzięki dalszym udoskonaleniom będziemy w stanie opracować nowy mechanizm pełnej kontroli emisji fotonów z lasera, a być może nawet zintegrować struktury generujące dźwięk z laserem terahercowym, aby żadne zewnętrzne źródło dźwięku nie było potrzebne”.