Університети Монаша та Мельбурна розробили квантово-подібний оптичний бездротовий зв'язок для мереж 6G

Дослідницькі групи з Університету Монаша та Університету Мельбурна об'єднали зусилля для розробки принципово нового підходу до бездротового оптичного зв'язку. Ця ініціатива спрямована на подолання критичних викликів, які постануть перед мережами шостого покоління (6G). Завдяки інтеграції принципів квантової фізики в оптичні системи, вченим вдалося досягти вражаючих показників швидкості, надійності та енергоефективності. Такі характеристики є життєво необхідними для роботи у щільних внутрішніх середовищах, зокрема в сучасних центрах обробки даних.

Професор Тас Нірмалатас із Мельбурнського університету, який є визнаним піонером у галузі бездротових оптичних комунікацій, підкреслив амбітність проєкту. За його словами, нова архітектура покликана забезпечити пропускну здатність бездротових мереж, що не поступається можливостям оптоволоконних ліній. Ключова інновація полягає у відмові від традиційного використання радіочастотного спектру (від 3 кГц до 300 ГГц) на користь оптичних бездротових сигналів. Ці сигнали формуються та спрямовуються за допомогою методів когерентності, натхненних фундаментальними законами квантової механіки.

Центральним елементом розробленої системи є модульний підхід, що базується на оптичних фазованих решітках з використанням принципів квантового дизайну. Така конструкція дозволяє великій кількості малих оптичних випромінювачів функціонувати як єдине, надзвичайно сфокусоване джерело. Це явище багато в чому нагадує суперобернене випромінювання, яке спостерігається в квантових пристроях. Завдяки цьому механізму забезпечується потужна та чітко спрямована передача сигналу, що дозволяє мінімізувати інтерференцію та суттєво підвищити стабільність зв'язку в складних конфігураціях.

Професор Малін Премаратне з Інженерно-електричного факультету Університету Монаша звернув увагу на обмеження існуючих технологій. Він зазначив, що традиційні бездротові методи стикаються з серйозними перешкодами при високій щільності пристроїв: зростає рівень завад, падає надійність, а високе енергоспоживання та надмірне тепловиділення стають бар'єрами для продуктивності. Більше того, масштабування таких систем зазвичай вимагає розгалуженої та складної кабельної інфраструктури, що значно обмежує гнучкість розгортання мереж.

Результати цього проривного дослідження, оприлюднені у виданні IEEE Communications Letters, пропонують ефективне рішення для масштабування мереж без необхідності повної модернізації існуючої інфраструктури. Модульна архітектура гарантує високу адаптивність та можливість прецизійного фокусування енергії. Очікується, що ця технологія вирішить проблеми, які виходять далеко за межі звичайних споживчих гаджетів. Зокрема, вона знайде застосування у високошвидкісних з'єднаннях всередині комп'ютерних систем та великих дата-центрів, де дефіцит простору, проблеми охолодження та велика кількість кабелів є найбільш гострими питаннями.

Впровадження принципів квантової фізики в оптичні комунікації знаменує собою потенційну зміну парадигми в усій індустрії бездротового зв'язку. Концепція, подібна до супероберненого випромінювання, де N випромінювачів синхронізуються для створення імпульсу з інтенсивністю, пропорційною квадрату їхньої кількості (N у квадраті), обіцяє безпрецедентну когерентність та економію енергії. У контексті розвитку 6G, де ключову роль відіграють периферійні обчислення та розподілений інтелект, такі досягнення на фізичному рівні є фундаментальними. Вони дозволяють досягти цілей щодо надвисокої швидкості передачі даних та затримок менше однієї мілісекунди, наближаючи внутрішні бездротові мережі до стандартів продуктивності оптоволокна.