Инженеры создали новую технологию скоростной передачи информации, позволяющую передавать при помощи всего одного лазерного луча до 26 терабит данных в секунду. По словам разработчиков, с подобной скоростью крупнейшую библиотеку в мире – американскую Библиотеку Конгресса – в цифровом виде можно было бы передать за 10 секунд. В основе новой сверхскоростной технологии лежит эффект так называемых “быстрых преобразований Фурье”, позволяющих упаковать в один луч более 300 различных цветов, каждый из которых кодирует собственный поток информации. Подробно о своей разработке исследователи рассказывают в последнем номере научного журнала Nature Photonics.
В статье говорится, что спрос на скоростные телекоммуникационные технологии стал особенно очевидным в последние годы, когда по всему миру стало размещаться чрезвычайно много “тяжелого” контента в интернете. Ранее существовавшие оптические технологии также позволяли передавать данные на приличных скоростях, но для того, чтобы как-то поднять скорость передачи информации, разработчики просто добавляли еще один или несколько лучей. Прежде никогда инженеры не создавали различных длин волн внутри одного луча.
Одной из основных технологий, реализованных в новинке является “ортогональное частотное разделение с мультиплексированием”, то есть разделение луча на несколько подпотоков, каждый из которых отвечает за свои данные, хотя сам луч, при этом, не дробится на несколько лучей. Правда, для того, чтобы работать с таким замысловатым лучом, требуется передатчик и приемник особой, и довольно сложной, конструкции. Они должны быть в состоянии одновременно создавать и считывать до 300 световых потоков разом.
Вольфганг Фройде, физик из Института технологий в немецком городе Карлсруэ, говорит, что теоретически их технология имеет еще очень большой запас масштабирования и упирается лишь в чувствительность лазерных ресиверов. “В лабораторных условия мы уже опробовали технологию передачи данных со скоростью до 100 терабит в секунду”, – говорит он.
Физик говорит, что у их технологии есть и еще одно серьезное преимущество – энергоэффективность. “Представьте, что у вас есть 300 отдельных лазерных лучей, передающих данные, или же один луч с 300 спектрами. В первом случае вам нужно в 300 раз больше электроэнергии”, – говорит он
Фройде рассказывает, что когда они работали над новой технологией, им пришлось создать так называемую “частотную ловушку”, чтобы ресивер не потерял ни один из световых потоков. Созданные на сегодня ловушки способны работать с 350 световыми потоками в одном луче. Для точной дешифровки ученые как раз и использовали вышеупомянутую трансформацию Фурье – математический трюк, позволяющий вычислять по заданным параметрам, например, времени, тот или иной световой поток.
До сих пор преобразования Фурье использовались в основном в математике, сейчас же их применили в оптической сфере. Здесь они используются, чтобы ресивер заранее знал, когда до него дойдет та или иная часть светового спектра. “Удивительно, что все это нам удалось создать только на базе существующих технологий кремниевой фотоники, никаких новых материалов не было использовано”, – говорит Фройде.