Университеты Монаша и Мельбурна разработали квантово-подобную оптическую беспроводную связь для задач 6G

Исследовательские группы из Университета Монаша и Мельбурнского университета работают над новым подходом к оптической беспроводной связи, направленным на решение критических проблем, которые могут возникнуть в эпоху сетей шестого поколения (6G). Эта разработка интегрирует принципы квантовой физики в оптические системы для достижения более высокой скорости, надежности и энергоэффективности, что особенно важно для плотных внутренних сред, таких как центры обработки данных.

Профессор Тас Нирмалалатас из Мельбурнского университета, пионер в области беспроводной оптической связи, заявил, что новая архитектура призвана обеспечить пропускную способность, сопоставимую с оптоволоконной, в беспроводных сетях. Инновация заключается в переходе от традиционного использования радиочастотного спектра (3 кГц – 300 ГГц) к оптическим беспроводным сигналам. Эти сигналы формируются и направляются с использованием техник когерентности, вдохновленных квантовой механикой.

Ключевым элементом системы является модульный подход, основанный на оптических фазированных решетках, использующих принципы квантового дизайна. Эта конструкция позволяет множеству небольших оптических излучателей действовать как единый, высоко сфокусированный источник, что схоже с явлением суперобратного излучения, наблюдаемым в квантовых устройствах. Такой механизм обеспечивает мощную и направленную передачу сигнала, что необходимо для минимизации интерференции и повышения надежности в сложных конфигурациях.

Профессор Малин Премаратне с Инженерно-электрического факультета Университета Монаша отметил, что традиционные беспроводные методы сталкиваются с фундаментальными ограничениями при высокой плотности устройств: возрастает интерференция, снижается надежность, а энергопотребление и тепловыделение ограничивают производительность. Масштабирование таких систем часто требует сложной кабельной инфраструктуры, что снижает гибкость.

Результаты разработки, опубликованные в IEEE Communications Letters, предлагают решение, позволяющее масштабировать сети без необходимости полной перестройки инфраструктуры. Модульная конструкция обеспечивает гибкость и возможность точной фокусировки энергии. Эта технология призвана решить проблемы, выходящие за рамки обычных пользовательских устройств, включая высокоскоростные соединения внутри компьютеров и центров обработки данных, где ограничения пространства, тепла и кабелей являются наиболее жесткими.

Интеграция принципов квантовой физики в оптические системы представляет собой потенциальный сдвиг парадигмы в беспроводной связи. Концепция, схожая с суперобратным излучением, где N излучателей синхронизируются для создания импульса с интенсивностью, пропорциональной N в квадрате, обещает высокую когерентность и энергоэффективность. В контексте 6G, где центральную роль играют граничные вычисления и распределенный интеллект, такие прорывы в физическом уровне являются фундаментальными для достижения заявленных целей по сверхвысокой скорости передачи данных и субмиллисекундной задержке. Эта разработка приближает внутренние беспроводные сети к уровню производительности оптоволокна.