Dzięki wykorzystaniu światłowodów i lasera naukowcy z politechniki w Karlsruhe pobili rekord prędkości przesyłania danych. Udało im się osiągnąć 26 terabitów na sekundę – chwalą się w „Nature Photonics".

Na pierwszy rzut oka ten „rekord" może ekscytować tylko samych naukowców, no i ewentualnie studentów matematyki. Może przedstawić go inaczej? Gdyby taką prędkość miało łącze internetowe, można byłoby przesłać zawartość 700 płyt DVD z filmami... w ciągu sekundy.

Zespół, któremu przewodził prof. Jürg Leuthold z Instytutu Fotoniki, Elektroniki Kwantowej i Mikrostruktur, przesłał tyle informacji na odległość 50 kilometrów. Potwierdziliśmy, że cały system działa bezbłędnie – podkreślają badacze z Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

– Jeszcze kilka lat temu prędkości rzędu 26 terabitów na sekundę uznawano za czystą utopię – mówi prof. Leuthold. – Nie było zresztą potrzeby posiadania systemów o takiej przepustowości. Przy 26 terabitach na sekundę można na przykład jednocześnie zestawić 400 milionów połączeń telefonicznych. Kiedyś nikt tyle nie potrzebował. Teraz sytuacja się zmieniła.

Jak twierdzą niemieccy fizycy na łamach „Nature Photonics", najważniejszym czynnikiem przemawiającym za systemami o takiej prędkości jest rosnąca popularność wideorozmów. W sieciach telekomunikacyjnych – piszą – ruszyły instalacje o prędkości transmisji 100 gigabitów na sekundę (czyli 0,1 terabita). Trwają prace nad systemami o przepustowości 400 gigabitów i jednoterabitowymi. Zapotrzebowanie na takie technologie sprawiło, że w pracach brały udział firmy telekomunikacyjne z Niemiec, Izraela i Szwajcarii.

Poprzedni rekord (10 terabitów z 2010 roku) również należy do zespołu prof. Leutholda. Tym razem jednak naukowcy musieli sięgnąć po kilka trików, umożliwiających skokowe zwiększenie szybkości. W pierwszych systemach transmisji danych światłowodami wykorzystywano jeden kolor światła. Później naukowcy wpadli na pomysł wykorzystania kilku laserów i kilku kolorów do kodowania informacji kierowanej później światłowodem. Do tego potrzebne są jednak całe zestawy laserów. Technika ta (OMFD – Orthogonal Frequency Division Multiplexing) umożliwia „podział" światłowodu na oddzielne „strumienie". Jest od lat z powodzeniem wykorzystywana w systemach telewizji cyfrowej czy sieciach Wi-Fi.

– Eksperymentalnie osiągnięto już 100 terabitów na sekundę – przyznaje jeden z autorów pracy prof. Wolfgang Freude w rozmowie z siecią BBC. – Problem polega na tym, że potrzebnych było do tego 370 laserów zużywających kilka kilowatów energii.

Na tym jednak nie koniec problemów. Jak odkodować taką ilość danych? W tym eksperymencie badacze wykorzystali aż 325 kolorów, z których każdy niósł informacje. Po stronie odbiornika konieczne było zastosowanie wydajnej metody analizy sygnałów. Zwykła elektronika była po prostu za wolna.

– Wyzwaniem było poprawienie prędkości przetwarzania danych nie, powiedzmy, tysiąc razy, ale prawie milion razy – tłumaczy prof. Leuthold. – Najbardziej innowacyjnym pomysłem było sięgnięcie po optyczne zastosowanie funkcji matematycznej.

Autopromocja
ORZEŁ INNOWACJI

Ogłoszenie wyników konkursu już 28 września

Dowiedz się więcej

Chodzi o tzw. szybką transformację Fouriera pozwalającą na ponowne rozdzielenie kolorów w wiązce lasera i analizę sygnałów.

Według prof. Freude nowy system będzie można stosunkowo łatwo wdrożyć do praktycznego użytku – w postaci krzemowego układu. – Spójrzmy na postęp w tej dziedzinie – mówi prof. Freude. – Jeszcze dziesięć lat temu nikt sobie tego nie wyobrażał, a dziś możemy umieszczać skomplikowane układy optyczne na krzemowym czipie.

Masz pytanie, wyślij e-mail do autora p.koscielniak@rp.pl