Boom: pojedynczy chip może przesyłać dwukrotnie większą przepustowość całego Internetu

Międzynarodowa grupa naukowców z Technical University of Denmark (DTU) i Chalmers University of Technology w Göteborgu w Szwecji osiągnęła zawrotne prędkości transmisji danych i jako pierwsi na świecie przesyłają więcej niż 1 petabit na sekundę (Pbit/s) przy użyciu tylko pojedynczy laser i pojedynczy układ optyczny.

1 petabit odpowiada 1 milionowi gigabitów.

W eksperymencie naukowcom udało się przesłać 1.8 Pbit/s, co odpowiada dwukrotności całkowitego globalnego ruchu internetowego. I niesione tylko przez światło z jednego źródła optycznego. Źródłem światła jest specjalnie zaprojektowany układ optyczny, który może wykorzystywać światło z pojedynczego lasera na podczerwień do tworzenia tęczowego widma wielu kolorów, tj. wielu częstotliwości. W ten sposób jedna częstotliwość (kolor) pojedynczego lasera może zostać pomnożona przez setki częstotliwości (kolorów) w jednym chipie.

Wszystkie kolory są ustalone w określonej odległości częstotliwości od siebie – tak jak zęby na grzebieniu – dlatego nazywa się go grzebieniem częstotliwości. Każdy kolor (lub częstotliwość) można następnie wyizolować i wykorzystać do nadruku danych. Częstotliwości można następnie ponownie złożyć i przesłać światłowodem, przesyłając w ten sposób dane. Nawet ogromna ilość danych, jak odkryli naukowcy.

Jeden laser może zastąpić tysiące

Eksperymentalna demonstracja wykazała, że ​​pojedynczy chip może z łatwością przenosić 1.8 Pb/s, co – przy współczesnym, najnowocześniejszym sprzęcie komercyjnym – wymagałoby w innym przypadku ponad 1,000 laserów.

Victor Torres Company, profesor Uniwersytetu Technologicznego Chalmers, jest szefem grupy badawczej, która opracowała i wyprodukowała chip.

„Cechą szczególną tego chipa jest to, że wytwarza grzebień częstotliwości o idealnych właściwościach do komunikacji światłowodowej – ma wysoką moc optyczną i obejmuje szerokie pasmo w obszarze widmowym, co jest interesujące dla zaawansowanej komunikacji optycznej” – mówi Victor Torres Company .

Co ciekawe, chip nie został zoptymalizowany do tej konkretnej aplikacji.

„W rzeczywistości niektóre charakterystyczne parametry zostały osiągnięte przez przypadek, a nie przez projekt”, mówi Victor Torres Company. „Jednak dzięki wysiłkom mojego zespołu jesteśmy teraz w stanie odtworzyć proces inżynierii wstecznej i osiągnąć dzięki mikrogrzebikom o wysokiej odtwarzalności do docelowych zastosowań w telekomunikacji”.

Ogromny potencjał skalowania

Ponadto badacze stworzyli model obliczeniowy, aby teoretycznie zbadać fundamentalny potencjał transmisji danych za pomocą jednego chipa identycznego z zastosowanym w eksperymencie. Obliczenia wykazały ogromny potencjał skalowania rozwiązania.

Profesor Leif Katsuo Oxenløwe, kierownik Centrum Doskonałości Fotoniki Krzemowej dla Komunikacji Optycznej (SPOC) w DTU, mówi:

„Nasze obliczenia pokazują, że – z pojedynczym chipem wykonanym przez Politechnikę Chalmers i pojedynczym laserem – będziemy w stanie przesyłać do 100 Pbit/s. Powodem tego jest to, że nasze rozwiązanie jest skalowalne – zarówno pod względem tworzenia wielu częstotliwości, jak i dzielenia grzebienia częstotliwości na wiele kopii przestrzennych, a następnie ich optycznego wzmacniania i używania ich jako równoległych źródeł, za pomocą których możemy przesyłać dane. Chociaż kopie grzebienia muszą być wzmocnione, nie tracimy właściwości grzebienia, które wykorzystujemy do spektralnie wydajnej transmisji danych.”

Zmniejsza zużycie energii w Internecie

Rozwiązanie naukowców dobrze wróży przyszłemu zużyciu energii w Internecie.

„Innymi słowy, nasze rozwiązanie daje możliwość zastąpienia setek tysięcy laserów znajdujących się w hubach internetowych i centrach danych, z których wszystkie pochłaniają energię i generują ciepło. Mamy okazję przyczynić się do stworzenia Internetu, który pozostawia mniejszy ślad klimatyczny”, mówi Leif Katsuo Oxenløwe.

Zdaniem Leifa Katsuo Oxenløwe, mimo że naukowcy przełamali barierę petabitową dla pojedynczego źródła laserowego i pojedynczego chipa w swoich demonstracjach, wciąż pozostają pewne prace rozwojowe, zanim rozwiązanie będzie mogło zostać wdrożone w naszych obecnych systemach komunikacyjnych.

„Na całym świecie trwają prace nad integracją źródła laserowego z chipem optycznym i nad tym również pracujemy. Im więcej elementów zmieścimy w chipie, tym wydajniejszy będzie cały nadajnik. Tj. laser, układ grzebieniowy, modulatory danych i dowolne elementy wzmacniacza. Będzie to niezwykle wydajny optyczny nadajnik sygnałów danych”, mówi Leif Katsuo Oxenløwe.

Przeczytaj całą historię tutaj…