Следующее поколение беспроводной связи, 6G, по всей видимости, будет основано на терагерцовом излучении, которое поможет достичь беспрецедентных скоростей, пишет издание IEEE Spectrum.

Новые исследования, проведённые учёными из Наньянского технологического университета в Сингапуре, показывают, что возможности топологической фотоники помогут контролировать терагерцовое излучение на чипах для приложений 6G.

Терагерцовые волны находятся между оптическими и микроволнами в электромагнитном спектре. Их частота, от 0,1 до 10 терагерц, может стать ключевым фактором для будущих беспроводных сетей 6G.

«Технологии терагерцового диапазона являются критическим фактором для разработки устройств, продуктов, услуг и повсеместной связи 6G, которые изменят понимание того, как мы создаём, потребляем и доставляем данные», — отметил автор нового исследования Ранджан Сингх.

Концепция 6G включает в себя невероятно высокие скорости, достигающие терабиты в секунду, которые в дальнейшем можно будет использовать в автономных транспортных средствах, дополненной реальности и иммерсивном телеприсутствии. Эти цели требуют встроенных технологий связи, обеспечивающих скорость передачи данных свыше 100 гигабит в секунду. Однако существующие терагерцовые встроенные устройства связи страдают от рассеивания сигнала, перекрёстных помех — утечки сигналов между каналами — и невозможности активной настройки по нескольким каналам. Эти проблемы ограничили скорость передачи данных этих устройств до нескольких десятков гигабит в секунду. Сингх и его коллеги смогли продемонстрировать, что растущая область топологической фотоники поможет преодолеть эти проблемы. Они подробно описали свои выводы в журнале Nature Communications.

В новом исследовании учёные изготовили кремниевый чип толщиной 200 микрометров и шириной примерно 20 сантиметров. Они продырявили его рядами треугольных отверстий. Ширина каждого треугольника варьировалась от 72,75 до 169,75 микрометров, при этом меньшие треугольники указывали в противоположном направлении от больших. Эти ряды отверстий были расположены группами, в которых все большие треугольники были направлены либо вверх, либо вниз. Свет, попадая в этот чип, протекал между различными наборами отверстий.

Новый топологический волновод на кристалле помог поддерживать широкополосный канал связи со скоростью передачи данных до 160 Гбит/с. Исследователи показали, что они могут использовать свет для активного включения и выключения чипа. Они также обнаружили, что могут получить два идеально изолированных сигнала данных без каких-либо перекрёстных помех. Как считает автор исследования, новый топологический чип станет ступенькой для разработки терагерцовых интегральных схем для новых устройств 6G.