Jediný čip dokáže přenášet dvojnásobnou datovou propustnost celého internetu – nepředstavitelné dopady na globální digitalizaci

Jedná se o průlom epických rozměrů, protože jediný čip vytvořil nový rekord přenosu dat 1,8 petabajtu za sekundu. Petabajt odpovídá 1 000 terabajtů, neboli asi 500 miliardám stránek standardního tištěného textu. Celá Kongresová knihovna by mohla být vysílána 100krát za jedinou sekundu. Dopad na globální digitalizaci je nepředstavitelný. ⁃ Editor TN

Mezinárodní tým výzkumníků z Technické univerzity v Dánsku (DTU) a Chalmers University of Technology v Göteborgu ve Švédsku dosáhl ohromujících rychlostí přenosu dat a stal se prvním na světě, který překročil 1 petabit za sekundu (Pbit/s) za použití pouhých může přenášet jeden laser a jeden optický čip.

1 petabit se rovná 1 milionu gigabitů.

V experimentu se vědcům podařilo přenést 1,8 Pbit/s, což je dvojnásobek veškerého internetového provozu na celém světě. A to pouze se světlem jediného optického zdroje. Světelným zdrojem je speciálně navržený optický čip, který dokáže využít světlo z jediného infračerveného laseru k vytvoření duhového spektra s mnoha barvami, tedy mnoha frekvencemi. Jedna frekvence (barva) jednoho laseru tak může být znásobena na stovky frekvencí (barev) v jediném čipu.

Všechny barvy jsou zafixovány v určité frekvenční vzdálenosti od sebe – jako zuby na hřebeni – proto se mu také říká frekvenční hřeben. Každá barva (nebo frekvence) pak může být izolována a použita k otisku dat. Frekvence lze poté znovu sestavit a odeslat přes optické vlákno k přenosu dat. Dokonce i obrovské množství dat, jak vědci zjistili.

Jediný laser může nahradit tisíce

Experimentální demonstrace ukázala, že jeden čip může snadno přenášet 1,8 Pbit/s, což by u dnešních moderních komerčních zařízení vyžadovalo více než 1000 laserů.

Victor Torres Company, profesor na Chalmers University of Technology, vede výzkumnou skupinu, která navrhla a vyrobila čip.

„Na tomto čipu je zvláštní to, že generuje frekvenční hřeben s ideálními vlastnostmi pro komunikaci z optických vláken – má vysoký optický výkon a pokrývá velkou šířku pásma v rámci spektrálního rozsahu, který je zajímavý pro pokročilou optickou komunikaci,“ říká Victor Torres Company .

Zajímavé však je, že čip nebyl pro tuto konkrétní aplikaci optimalizován.

“Ve skutečnosti byly některé charakteristické parametry dosaženy náhodou a ne designem,” říká Victor Torres Company. “Nicméně díky úsilí mého týmu jsme nyní schopni zvrátit proces a vyrábět mikrohřebeny pro telekomunikační cílové aplikace s vysokou reprodukovatelností.”

Obrovský potenciál pro škálování

Kromě toho vědci vytvořili výpočtový model, aby teoreticky prozkoumali základní potenciál pro přenos dat pomocí jediného čipu identického s tím, který byl použit v experimentu. Výpočty ukázaly obrovský potenciál škálování řešení.

Profesor Leif Katsuo Oxenløwe, vedoucí Centra excelence v Silicon Photonics for Optical Communications (SPOC) na DTU, říká:

„Naše výpočty ukazují, že můžeme přenášet až 100 pbit/s s jediným čipem z Chalmers University of Technology a jedním laserem. Důvodem je to, že naše řešení je škálovatelné – jak z hlediska generování mnoha frekvencí, tak z hlediska rozdělení frekvenčního hřebene do mnoha prostorových kopií, které lze následně opticky zesílit a použít jako paralelní zdroje pro přenos dat. Přestože je potřeba hřebenové kopie zpevnit, neztrácíme vlastnosti hřebene, které používáme pro spektrálně efektivní přenos dat.“

Nižší spotřeba energie na internetu

Řešení výzkumníků je dobrým znamením pro budoucí spotřebu energie internetu.

„Jinými slovy, naše řešení nabízí možnost nahradit statisíce laserů v internetových ústřednách a datových centrech, které všechny spotřebovávají elektřinu a generují teplo. Máme příležitost přispět k internetu, který zanechává menší klimatickou stopu,“ říká Leif Katsuo Oxenløwe.

Ačkoli výzkumníci ve své demonstraci prolomili petabitovou bariéru pro jeden laserový zdroj a čip, Leif Katsuo Oxenløwe říká, že je ještě třeba provést nějakou vývojovou práci, než bude možné řešení implementovat do našich současných komunikačních systémů.

„Všude na světě se pracuje na integraci laserového zdroje do optického čipu a pracujeme na tom také. Čím více komponentů dokážeme do čipu integrovat, tím efektivnější bude celý vysílač. Tedy laser, hřebenový generační čip, datové modulátory a všechny zesilovací prvky. Bude to extrémně účinný optický vysílač pro datové signály,“ říká Leif Katsuo Oxenløwe.