Vedci z Japonska a Singapúru postavili nový lacný čip na báze kremíka, ktorý dokáže prenášať dáta rýchlosťou až 11 Gigabitov za sekundu. O svojom vynáleze informovali prostredníctvom Nature Photonics, upozornila NTU (Nanyang Technological University) na svojich stránkach.

Kremíkový čip na prenos dát využíval vlny s terahertzovou nosnou frekvenciou a takzvané fotonické topologické izolátory.

Topologický izolátor je materiál, ktorý sa vo svojom vnútri správa ako izolant, no jeho povrch je vodivý. Inými slovami, elektróny sa v ňom dokážu pohybovať iba po jeho povrchu. Čo je však pri topologických izolátoroch najdôležitejšie, ich povrch je tzv. topologicky chránený, vďaka čomu nemajú takmer žiadny odpor.

Pomocou fotonických topologických izolátorov, ktoré namiesto pohybu elektrónov využívajú pohyb fotónov, sa vedcom podarilo vyriešiť  známy problém, ktorý vzniká pri prenose vĺn s teraherztovou nosnou frekvenciou.

Terahertzová priepasť a problémy s prenosom terahertzových frekvencií

Terahertzová nosná frekvencia spadá pod oblasť elektromagnetického žiarenia medzi mikrovlnným a infračerveným žiarením. Táto oblasť je tiež známa ako „Terahertzová priepasť“ najmä vďaka nedostatku funkčných zariadení, ktoré by dokázali pracovať s vlnami v rozsahu 0,1 – 10 Thz.

Spomínaný problém s terahertzovou frekvenciou spočíva v citlivosti na rôzne rušenia, ako chyby materiálu alebo ostré záhyby káblových vodičov, čo spôsobuje veľké dátové straty. Vzhľadom na to, že fotonické topologické izolátory majú svoj povrch topologicky chránený, fotóny sa dokážu pohybovať po povrchu takmer bez strát.

Vedci využitím tohto javu dokázali vytvoriť keramický čip, ktorý bol však topologicky chránený a dokázal  preniesť signály na terahertzovej nosnej frekvencii aj v okolí ostrých rohov. Konkrétne prenášali signály bez strát rýchlosťou až 11 Gigabitov za sekundu, pri smerovaní terahertzových vĺn okolo desiatich ostrých rohov vytvorených priamo na čipe v podobe niekoľkých radov trojuholníkových dier smerujúcich oproti sebe.

Prvý úspešný pokus

Vedúci celého projektu, prof Ranjan Singh, povedal, že sa jedná o vôbec prvý úspešný pokus využitia fotonických topologických izolátorov pri prenose signálov v terahertzovej spektrálnej oblasti.

Podľa vedcov, ktorí experiment realizovali, využitie terahertzovej frekvencie spolu fotonickými topologickými izolátormi otvára nové možnosti pri tvorbe umelej inteligencie, cloudových technológiach, holografickej komunikácii a autonómnom riadení vozidiel.

Vedci sa taktiež domnievajú, že ich práca povedie k vybudovaniu prvých 6G sietí, 10 – 100-krát rýchlejších ako 5G, ktoré by dokázali v plnej miere podporovať streamovanie nekomprimovaných videí s 4K rozlíšením v reálnom čase.

Vytvorený čip by taktiež mohol pomôcť odpovedať na otázku, či Moorov zákon prestáva platiť. Viacerí odborníci sa totiž už dlhšie domnievajú, že zmenšovanie čipov a zvyšovanie počtu ich tranzistorov pomaly speje ku koncu a musíme zmeniť svoj pohľad na túto oblasť výpočtovej techniky.