Группа японских ученых из Университета Токусимы в сотрудничестве с коллегами из Университетов Токио и Гифу совершила значимый прорыв, открывающий новые горизонты для развития мобильной связи шестого поколения (6G). Исследователям удалось реализовать стабильную беспроводную передачу данных по одному каналу с рекордным показателем 112 Гбит/с. Ключевая особенность эксперимента заключается в использовании сверхвысокочастотного диапазона 560 ГГц, что стало первым случаем в истории, когда скорость передачи превысила порог в 100 Гбит/с на частотах свыше 420 ГГц.
Терагерцовый спектр (свыше 300 ГГц) считается фундаментальной основой для сетей 6G, так как он обеспечивает создание «информационных магистралей» с колоссальной пропускной способностью. Однако традиционные кремниевые решения при переходе границы 350 ГГц сталкиваются с критическими физическими барьерами: резким падением выходной мощности передатчиков и лавинообразным ростом фазового шума, который разрушает передаваемый сигнал. Ранее попытки работы на столь высоких частотах ограничивались скоростями в несколько десятков гигабит.
Чтобы обойти эти ограничения, команда под руководством профессора Такэси Ясуи отказалась от использования электронных генераторов частоты, сделав ставку на радиофотонику. Основой системы стал солитонный оптический микрогребень — компактное устройство на чипе из нитрида кремния, размером меньше ногтя. Этот прибор функционирует как «квантовая линейка», разделяя лазерное излучение на множество дискретных линий с идеальной частотной и фазовой синхронизацией. Применив к ним сложную модуляцию 16QAM, физики смогли преобразовать свет в терагерцовые радиоволны высокой чистоты.
Помимо достижения рекордных скоростей, авторам удалось обеспечить высокую стабильность работы системы. Прежние лабораторные установки были крайне чувствительны к тепловым колебаниям и быстро теряли работоспособность. Инженеры решили эту проблему, припаяв оптическое волокно непосредственно к чипу микрорезонатора, что исключило необходимость в сложной юстировке, и дополнив конструкцию системой прецизионного термоконтроля.
В ходе испытаний модернизированная установка непрерывно функционировала более 27 часов, продемонстрировав надежность, необходимую для перехода от лабораторных прототипов к реальному применению.
Несмотря на успех, до внедрения подобных решений в смартфоны пройдут годы. Ученым еще предстоит оптимизировать дальность передачи за счет разработки новых антенн и дальнейшего снижения уровня шумов. Первым этапом практического внедрения технологии станет развитие сетевой инфраструктуры — магистральных каналов связи (backhaul), соединяющих базовые станции. Только после модернизации транспортной сети, способной справляться с колоссальными объемами данных, терагерцовые скорости станут доступны для конечных пользователей.
Источник: iXBT
