Исследователи из крупнейших технологических университетов Австралии, Китая и Канады установили новый рекорд скорости передачи данных – 44,2 терабита в секунду. О своём достижении они рассказали в научном журнале Nature Communications.
В проекте по преодолению нового рубежа в сфере скоростного интернета принимали участие учёные из Мельбурнского королевского технологического университета, а также из Университетов Суинберна и Монаша. Исследователи проложили между двумя мельбурнскими кампусами упомянутых учебных заведений 75 километров стандартного кабеля из одномодового волокна. По словам профессора Дэвида Мосса, тестовая система кабелей абсолютно идентична кабелям, используемым в Национальной широкополосной сети Австралии. Кроме того, исследователи успешно проверили эффективность своей системы и на действующей муниципальной линии длиной 76,6 км.
Для кодирования сигнала они использовали один экспериментальный оптический чип, работающий на базе технологии micro-comb – так называемого «микро-гребня». Его спектр представляет собой серию дискретных линий, расположенных на равном удалении друг от друга – отсюда и аналогия с гребнем. Чип является источником солитонов – оптических импульсов, способных распространятся в нелинейной среде без изменения своей формы, даже когда речь идёт о преодолении больших расстояний. Из-за отстроенного «ансамбля» солитонов чип, интегрированный в оптическую систему, также называют солитонным кристаллом.
Суть эксперимента заключалась в модуляции фазы и амплитуды сигналов с целью увеличения объёма и эффективности передаваемых данных. Регулирование сигнала происходило путём смещения фазы на четверть круга – то есть в данном случае имела место квадратурная модуляция. В общей сложности учёные определили 64 возможные комбинации сигнала при такой модуляции. Для передачи данных исследователи использовали волоконный лазер непрерывной генерации (CW-laser) с длиной волны 1550 нм. Специальный микро-резонатор с областью дисперсии 48,9 ГГц взаимодействовал с чипом, генерируя эффект «микро-гребня».
Выравнивая амплитуду «гребня», исследователи регулировали интенсивность дискретных линий. Изначально они выбрали 80 линий в пределах C-диапазона (спектр частот шириной 32 нм или 3,95 ТГц в «окне» от 1 536 до 1 567 нм). После успешной передачи данных учёные удвоили количество линий до 160 для повышения спектральной эффективности. В общей сложности на тестовой полосе в 6 каналов исследователям удалось использовать 94% доступного спектра и достичь символьной скорости 23 гигабода. Символьная скорость или скорость манипуляции подразумевает под собой количество изменений информационного параметра несущего сигнала в течение одной секунды. Чистый битрейт, полученный в лабораторных и «полевых» экспериментах, составил 44,2 терабита в секунду. Однако при учёте избыточной информации, например, служебных символов и т. п., это значение несколько упало. Тем не менее такие результаты во много превосходят итоги более ранних экспериментов с интегрированными оптическими устройствами.
Это достижение демонстрирует нам, что уже существующая инфраструктура со стандартными одномодовыми оптоволоконными кабелями может стать основой для скоростных коммуникационных сетей будущего. Впрочем, не стоит ожидать, что уже завтра рядовые пользователи получат доступ к таким ошеломляющим скоростям. Профессор Дэвид Мосс и его коллеги надеются создать интегрированные оптические устройства, которые можно будет попросту «включить» в имеющиеся сети с минимальными усилиями и затратами, но даже в случае успеха подобные технологии будут слишком дорогими для их повсеместной эксплуатации. По словам учёных, стоит ожидать повторения ситуации с гигабитными каналами связи: они вышли на рынок достаточно давно, но всё ещё остаются недоступными для большинства частных клиентов. Если технология «микро-гребня» всё же появится на рынке, первыми её пользователями станут крупные дата-центы, а вот широкой публике придётся подождать.
