Universidades de Monash y Melbourne desarrollan comunicación inalámbrica óptica de inspiración cuántica para redes 6G

Grupos de investigación de la Universidad de Monash y la Universidad de Melbourne están colaborando estrechamente en el desarrollo de un enfoque disruptivo para la comunicación inalámbrica óptica, diseñado específicamente para superar los obstáculos críticos que se anticipan en la era de las redes de sexta generación (6G). Esta innovadora propuesta integra principios fundamentales de la física cuántica en los sistemas ópticos con el objetivo de alcanzar niveles de velocidad, fiabilidad y eficiencia energética sin precedentes. Estos avances son particularmente vitales para entornos interiores de alta densidad, como los centros de procesamiento de datos, donde la demanda de ancho de banda y la gestión del tráfico de información crecen de manera exponencial cada año.

El profesor Thas Nirmalathas, académico de la Universidad de Melbourne y una figura pionera en el campo de las comunicaciones ópticas sin cables, ha manifestado que el propósito de esta nueva arquitectura es dotar a las redes inalámbricas de una capacidad de transmisión que sea plenamente comparable a la de la fibra óptica tradicional. El núcleo de esta innovación reside en el cambio estratégico del uso del espectro de radiofrecuencia convencional —que típicamente opera entre los 3 kHz y los 300 GHz— hacia el empleo de señales ópticas inalámbricas. Estas señales se configuran y se dirigen mediante técnicas de coherencia avanzadas que se inspiran en los comportamientos observados en la mecánica cuántica, permitiendo un control del haz de luz mucho más preciso que en las tecnologías actuales.

Un pilar fundamental de este sistema es su arquitectura modular, la cual se sustenta en matrices de fase óptica que incorporan principios de diseño cuántico. Esta configuración técnica permite que una multitud de emisores ópticos de dimensiones reducidas operen de forma sincronizada, actuando como una fuente de luz única y extremadamente enfocada. Este proceso es análogo al fenómeno de la superradiación que se manifiesta en ciertos dispositivos cuánticos, lo que garantiza una transmisión de señal no solo potente, sino también altamente direccional. Dicha capacidad de direccionamiento es crucial para minimizar las interferencias mutuas entre dispositivos y elevar la robustez de la conexión en entornos con configuraciones espaciales complejas y obstáculos físicos.

Por otro lado, el profesor Malin Premaratne, del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Monash, ha subrayado que los métodos inalámbricos tradicionales se enfrentan a barreras físicas insalvables cuando aumenta la densidad de dispositivos conectados. Según Premaratne, en estos escenarios la interferencia se dispara, la fiabilidad de la señal se degrada y tanto el consumo de energía como la disipación de calor imponen límites severos al rendimiento general del sistema. Además, el escalado de las redes actuales suele exigir una infraestructura de cableado masiva y rígida, lo que reduce drásticamente la flexibilidad necesaria para las aplicaciones industriales y tecnológicas del futuro.

Los resultados de esta investigación, que han sido difundidos a través de la publicación IEEE Communications Letters, ofrecen una vía de solución que permite escalar las redes de comunicación sin la necesidad de realizar una reestructuración costosa o total de la infraestructura física ya instalada. El diseño de carácter modular proporciona una flexibilidad operativa excepcional y la capacidad de concentrar la energía de transmisión con una precisión milimétrica. Esta tecnología no solo está pensada para mejorar la conectividad de los dispositivos de usuario final, sino que busca resolver cuellos de botella en sistemas de alta velocidad dentro de servidores y centros de datos, donde las limitaciones de espacio, la gestión térmica y el exceso de cables representan los desafíos más rigurosos para los ingenieros.

La incorporación de los principios de la física cuántica en el diseño de sistemas ópticos marca lo que podría ser un cambio de paradigma definitivo en las comunicaciones inalámbricas globales. El concepto de superradiación, donde un conjunto de N emisores se sincroniza para emitir un pulso cuya intensidad es proporcional al cuadrado de N (N al cuadrado), promete una coherencia y una eficiencia en el uso de la energía que antes se consideraban inalcanzables. En el contexto del 6G, donde la computación perimetral (edge computing) y la inteligencia artificial distribuida desempeñarán roles protagonistas, estos hitos en la capa física de la red son fundamentales para lograr las metas de ultra-alta velocidad y latencias inferiores al milisegundo. Gracias a este trabajo, las redes inalámbricas de corto alcance están cada vez más cerca de igualar el rendimiento de excelencia que hasta ahora solo ofrecía la fibra óptica.