پژوهشگران در تلاش برای انتقال اطلاعات با سرعت یک ترابیت بر ثانیه هستند

محققان دانشگاه رایس آمریکا با الهام از رادیو‌های اولیه که به صورت پالسی کار می‌کردند، تکنیکی را توسعه داده‌اند، که به موجب آن می‌توان اطلاعات را به صورت بی‌سیم تا سرعت یک ترابیت بر ثانیه انتقال داد.

با گوشی‌های هوشمندی که امروز به دستان ما چسبیده‌اند و دسترسی ما به شیر مرغ تا جان آدمیزاد را فراهم کرده‌اند، دنیا درون میزان قابل توجهی از داده فرورفته است. امروزه محققان از مادون قرمز، طیف UHF و فرستنده و گیرنده‌های امواج میلی‌متری استفاده می‌کنند تا این اطلاعات را سریع‌تر و موثرتر انتقال دهند. اما اکنون یک تیم از دانشگاه رایس با الهام از رادیو‌های اولیه در تلاش است تا به انتقال اطلاعات بی‌سیم با سرعت یک ترابایت در هر ثانیه دست یابد.

اغلب اعتبار اختراع رادیو به عنوان یک سیستم ارتباطی از راه دور را به گوگلیلمو مارکونی (Gugleilemo Marconi)، مهندس برق ایتالیایی، نسبت می‌دهند. در آغاز قرن بیستم مارکونی نشان داد که یک سیستم پالسی توانایی ارسال سیگنال‌ فرکانس‌پایین در فواصل زیاد را دارد و این آغازگر تکنولوژی ارتباطات بی‌سیم بود. در طول چند دهه‌ی گذشته سیستم‌های بی‌سیم از امواج الکترومغناطیسی مدوله شده استفاده کرده‌اند تا اطلاعات را انتقال دهند، اما تیم دانشگاه رایس مجددا از انتقال پالسی بهره جسته است تا به سریع‌ترین سیستم نوری برای انتقال اطلاعات دست یابد.

آیدین باباخانی (وی دانش آموخته‌ی مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریف و کلتک (Caltech) آمریکا است و هم اکنون استادیار دانشگاه رایس آمریکا است.)، دیگر پژوهشگر اصلی این پروژه می‌گوید:

مارکونی از یک آنتن متصل به یک خازن بزرگ استفاده کرد. وی با شارژ این خازن، توان را به اندازه‌ای افزایش می‌داد که اختلاف ولتاژ گاف هوا را یونیزه می‌کرد و باعث می‌شد تا در یک آن کل توان به آنتن انتقال یابد. سیستم پالسی ما نیز از این اختراع مارکونی الهام گرفته است، با این تفاوت که به جای انتقال توان از درون گاف هوا به یک آنتن بزرگ، توان از درون ترانزیستور دوقطبی سریع، به یک آنتن روی چیپ انتقال می‌یابد.

دستگاه این تیم انرژی مغناطیسی را روی چیپ ذخیره می‌کند و سپس آن را به درون یک مدار رهاساز می‌فرستد که پالس‌هایی از مرتبه‌ی پیکوثانیه (یک تریلیونم ثانیه) را نتیجه می‌دهد. تکرار این فرایند پالسی با فرکانس زیاد تا ۱۰ گیگاهرتز را ممکن می‌سازد، اعضای تیم عقیده دارند که برای تکنولوژی بی‌سیم بدون استفاده از لیزر، این تنها راه انتقال اطلاعات با سرعت یک ترابایت بر ثانیه است.

ادوارد نایتلی، پژوهشگر اصلی این پروژه می‌گوید:

شکستن سد ترابیت بر ثانیه با رادیو، مجموعه کاملا جدیدی از کاربرد های بی‌سیم و الگو‌های ارتباطی را ایجاد می‌کند.

قدم بعدی این تیم در جهت دستیابی به سرعت یک ترابیت بر ثانیه شامل توسعه‌ی یک فرستنده‌ی بزرگتر است که از یک آرایه با ۱۰,۰۰۰ آنتن مجزای روی چیپ ساخته شده است و می‌تواند پالس‌هایی در فرکانس ۱۰۰ گیگاهرتز تا چند تراهرتز را ارسال کند. این تعداد آنتن اجازه می‌دهد که سیگنال تا ۰.۴ کیلومتر تابیده شود و با دقتی مثل لیزر، جهت داده شود.

نایتلی می‌گوید:

تکنولوژی ارتباطات بر پایه مدولاسیون فرکانس برای فرکانس‌های پایین‌تر بسیار خوب بوده است، اگرچه بیش از نیم قرن گذشته را به آن متکی بوده‌ایم، اما همه چیز در فرکانس‌های بیشتر از ۱۰۰ گیگاهرتز فرق می‌کند. در عوض داشتن سیگنالی که از دیوارها بازتاب شود و درون طبیعت پراکنده شود، وارد محدوده‌ای شده‌ایم که تنها به طور موثری کشای دید داریم. فایده‌ی مورد یاد شده در این است که همه‌ی پهنای باند و اطلاعات را به طور مستقیم به یک وسیله می‌رسانیم و هیچ‌کس نمی‌تواند سیگنال را رهگیری یا استراق سمع کند چون هر گیرنده برون خطی نمی‌تواند سیگنال را دریافت کند. بنابراین ما همچون یک لیزر سیگنال را متمرکز می‌کنیم، اما به جای لیزر از رادیو استفاده می‌کنیم. چالش ما در این است که سیگنال را به محل درست و در زمان درست هدایت کنیم و کاربر را همراه با حرکتش دنبال کنیم.