Το ρεκόρ ταχύτητας για μετάδοση δεδομένων, με χρήση μίας μόνο πηγής φωτός και ενός μόνο οπτικού ολοκληρωμένου κυκλώματος, καταρρίφθηκε για άλλη μια φορά. Μηχανικοί πέτυχαν ταχύτητα μετάδοσης ίση με 1,84 petabit ανά δευτερόλεπτο (Pbit/s), μία τιμή που είναι σχεδόν διπλάσια από αυτήν της ανά δευτερόλεπτο παγκόσμιας κίνησης στο διαδίκτυο.
Είναι δύσκολο να φανούμε υπερβολικοί σχετικά με το πόσο γρήγορη είναι πραγματικά η ταχύτητα των 1,84 Pbit/s. Το internet στο σπίτι σας πιθανότατα “τρέχει” με μερικές εκατοντάδες megabit ανά δευτερόλεπτο ή, αν είστε τυχεροί, μπορεί να διαθέτετε σύνδεση του 1 gigabit ή ακόμα και των 10 gigabit – 1 petabit, όμως, σημαίνει ένα εκατομμύριο gigabit. Είναι περισσότερο από 20 φορές ταχύτερο του ESnet6, την επερχόμενη αναβάθμιση του επιστημονικού δικτύου “Energy Sciences Network”.
Ο Asbjørn Arvad Jørgensen από το “Technical University of Denmark” (DTU) και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν ένα φωτονικό ολοκληρωμένο κύκλωμα (chip) -μια τεχνολογία που επιτρέπει την ενσωμάτωση οπτικών στοιχείων σε τσιπ υπολογιστών- για να διαιρέσουν μια ροή δεδομένων σε χιλιάδες ξεχωριστά κανάλια και να τα μεταδώσουν ταυτόχρονα σε μία απόσταση περίπου 8 χιλιομέτων.
Αρχικά, η ομάδα χώρισε τη ροή των δεδομένων σε 37 τμήματα, καθένα από τα οποία στάλθηκε σε ξεχωριστό πυρήνα ενός καλωδίου οπτικών ινών. Στη συνέχεια, κάθε τμήμα μοιράστηκε σε 223 κανάλια διακριτών συχνοτήτων, δηλαδή σε μεμονωμένες φέτες του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Φανταστείτε αυτό το μη συνεχές φάσμα ως μία χτένα, με κάθε “δόντι” της να αντιστοιχεί σε κάθε μία από αυτές τις διακριτές συχνότητες. Η “χτένα συχνοτήτων” μεταδίδει τα δεδομένα σε διαφορετικά “χρώματα” ταυτόχρονα, χωρίς αυτά να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, αυξάνοντας έτσι κατά πολύ την χωρητικότητα κάθε πυρήνα.
Ο όγκος των δεδομένων στο πείραμα ήταν τόσο μεγάλος, ώστε να μην υπάρχει υπολογιστής ικανός να στείλει ή να λάβει τόσες πολλές πληροφορίες, τόσο γρήγορα. Έτσι, η ομάδα χρησιμοποίησε εικονικά δεδομένα, ελέγχοντας την έξοδο από ένα μόνο κανάλι κάθε φορά.
Η νέα ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων υπερβαίνει κατά πολύ το προηγούμενο ρεκόρ των 1,02 Pbit/s, το οποίο σημειώθηκε μόλις τον Μάιο του τρέχοντος έτους (2022). Στα μέσα του 2020, ένα οπτικό ολοκληρωμένο κύκλωμα, παρόμοιο με αυτό που χρησιμοποιήθηκε στη νέα μελέτη, είχε καταφέρει να φτάσει στα 44 terabit ανά δευτερόλεπτο.
Σύμφωνα με την ομάδα, αυτή είναι μόνο η αρχή. Χρησιμοποιώντας ένα υπολογιστικό μοντέλο για να αυξήσουν την δυνατότητα μετάδοσης δεδομένων του συστήματος, οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι αυτό, στο μέλλον, μπορεί να φτάσει σε εκπληκτικές ταχύτητες· έως και 100 Pbit/s.
«Η αιτία για αυτό είναι το ότι η λύση μας είναι επεκτάσιμη – και όσον αφορά την δημιουργία πολλών συχνοτήτων αλλά και όσον αφορά τον διαχωρισμό της χτένας συχνοτήτων σε πολλά χωρικά αντίγραφα, τα οποία στη συνέχεια ενισχύονται οπτικά και χρησιμοποιούνται ως παράλληλες πηγές με τις οποίες μπορούμε να μεταδώσουμε δεδομένα.», εξηγεί ο καθηγητής Leif Katsuo Oxenløwe, συν-συγγραφέας της μελέτης. “Και παρά το ότι τα αντίγραφα είναι απαραίτητο να ενισχυθούν, είμαστε σε θέση να διατηρήσουμε τις ιδιότητες της χτένας, τις οποίες αξιοποιούμε για μία φασματικώς αποτελεσματική μετάδοση δεδομένων.»
Μπορεί οι ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων που έχουν παρουσιαστεί έως σήμερα να είναι μεγαλύτερες (10,66 petabit ανά δευτερόλεπτο), επευτεύχθησαν όμως με χρήση σύνθετου και ογκώδους εξοπλισμού. Το ρεκόρ της νέας αυτής έρευνας αφορά μετάδοση που χρησιμοποιεί ένα μόνο chip υπολογιστή ως πηγή φωτός. Η τεχνολογία θα μπορούσε να επιτρέψει τη δημιουργία απλών, μεμονωμένων chip τα οποία θα είναι σε θέση να στείλουν πολύ περισσότερα δεδομένα από τα υπάρχοντα μοντέλα, αυξάνοντας έτσι το εύρος ζώνης με παράλληλη μείωση στην κατανάλωση ενέργειας.
Παραπομπές: Petabit-per-second data transmission using a chip-scale microcomb ring resonator source
Πηγές: https://www.newscientist.com/ https://newatlas.com/
