Японские исследователи из Университета Токусимы совместно с коллегами из Университетов Токио и Гифу совершили технологический прорыв для мобильных сетей шестого поколения (6G). Физики продемонстрировали стабильную беспроводную передачу данных по одному каналу на рекордной скорости 112 Гбит/с на частоте 560 ГГц. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Communications Engineering.
Это первый в истории случай, когда ученым удалось преодолеть психологический рубеж в 100 Гбит/с на частотах выше 420 ГГц. Для сравнения, ранее исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне достигали схожей скорости (120 Гбит/с), но на гораздо более низкой частоте – 140 ГГц.
В чем уникальность достижения
Терагерцовый диапазон (выше 300 ГГц) – это фундамент для будущих сетей 6G из-за огромной ширины полосы пропускания. Однако обычная кремниевая электроника «сдается» уже на отметке 350 ГГц: мощность передатчиков падает, а фазовый шум разрушает полезный сигнал.
Чтобы обойти это ограничение, команда под руководством профессора Такэси Ясуи полностью заменила электронику радиофотоникой:
- Оптический микрогребень: ученые использовали чип из нитрида кремния размером меньше ногтя (soliton microcomb). Он работает как «квантовая линейка», расщепляя лазерный луч на множество идеально выверенных световых линий.
- Чистота сигнала: применив к этим линиям модуляцию 16QAM, физики преобразовали свет в терагерцовые радиоволны с беспрецедентно чистым сигналом.
Решение проблемы стабильности
Раньше подобные лабораторные схемы выходили из строя через несколько минут из-за малейших колебаний температуры. Японские инженеры решили эту проблему радикально:
- Припаяли оптическое волокно напрямую к чипу микрорезонатора, исключив необходимость ювелирной ручной настройки.
- Снабдили конструкцию системой прецизионного температурного контроля.
Благодаря этому прибор без единого сбоя проработал в лаборатории более 27 часов.
Когда технология доберется до пользователей
До интеграции терагерцовых чипов в смартфоны пройдут годы: ученым еще предстоит увеличить дальность передачи сигнала и доработать конструкции антенн.
Первым реальным местом применения технологии станет не потребительский сектор, а магистральные каналы связи (backhaul), которые соединяют вышки сотовой связи между собой и с центральными узлами сети. Прежде чем гаджеты научатся принимать терагерцовые потоки данных, сама транспортная сеть должна научиться моментально их распределять.
