Высокочастотный сигнал позволил передать данные с рекордной скоростью выше терабита в секунду

Ученые из США продемонстрировали передачу данных со скоростью более чем терабит в секунду. Для этого исследователи использовали технологию цифровой абонентской линии, на которой строится телефонная коммуникация, и применили ее к высокочастотным сигналам, распространяющимся по медным волноводам. Работа представлена в журнале Applied Physics Letters.

В 1986 году Джон Чиоффи (John Cioffi), будучи профессором в Стэнфорде, вместе со своими студентами разработал технику многотонной модуляции сигнала, которая стала основой для технологии цифровой абонентской линии — например, благодаря этой технологии мы имеем быстрый доступ в интернет. Однако, скорость передачи информации все еще сильно ограничена, и ученые ищут более эффективный способ обмена данными в рамках уже разработанной технологии. Одно из возможных направлений — это использование высокочастотных сигналов, ведь высокие частоты позволяют увеличить пропускную способность канала.

Ученые из университета Брауна и компании ASSIA, совместно с Джоном Чиоффи, впервые экспериментально проверили работоспособность цифровой абонентской линии на частотах около 200 гигагерц. Для этого физики использовали медный волновод с двумя каналами, идущими параллельно — такая система обеспечивают возможность передачи параллельных неинтерферирующих потоков данных.

Для того, чтобы подтвердить, что между данными, посылаемыми по разным каналам, нет корреляции, ученые измерили пространственное распределение энергии электромагнитного поля на выходе волновода. Так же с помощью численной модели исследователи оценили потери в канале, которые ведут к потере скорость передачи данных. Экспериментальные результаты хорошо сошлись с численным предсказаниями: скорость более 1 терабита в секунду удалось достичь в волноводе длинной менее 9 метров. Потери возникают в основном из-за омических потерь и на 15 метрах скорость падает до 30 гигабит в секунду.

Поставленный эксперимент демонстрирует целесообразность использования высокочастотных сигналов для высокоскоростной передачи данных. Пока качество оборудования не позволяет передавать информацию на большие расстояния с такой скоростью, однако быстрая передачи данных на короткие расстояния важна, например, в дата-центрах или в каналах между чипами на одной плате.

Скорость, достигнутая ученым, действительно впечатляет, особенно если вспомнить скорость передачи данных, которую поддерживают используемые сегодня порты и стандарты. Например, скорость порта USB4 40 гигабит в секунду, скорость сети 5G может достигать 35 гигабайт в секунду, а скорость флеш-памяти по новой версии стандарта UFS составляет 11,6 гигабит в секунду.

Михаил Перельштейн