Подводные кабели не нужны — интернет будущего станет лазерным. Что придумали ученые

Лазеры в будущем обеспечат беспроблемный доступ в интернет, что снимет необходимость прокладывать дорогостоящие межконтинентальные кабели по дну океана, пишет TechExplore. Сегодня планету обеспечивает интернетом более 530 подводных кабелей и получить массовый доступ в сеть для всех континентов по-другому никак не получается, но ученые из Берна уже придумали способ.

В чем суть эксперимента с лазерным интернетом

Специалисты ETH Zurich и их европейские партнеры продемонстрировали передачу данных с помощью лазеров между горной вершиной Юнгфрауйох и городом Берн в Швейцарии, что составляет 53 км. Причем лазеры для оптической передачи данных могут передавать несколько десятков терабит в секунду, несмотря на помехи в атмосфере, говорят исследователи.

Причем их подход в рамках проекта European Horizon 2020 значительно отличается от ставшего классическим, спутникового интернета. Лазерный луч ученых проходит через плотную атмосферу вблизи земли. В отличие от спутникового аналога наземные лазерные оптические системы, работают в ближнем инфракрасном диапазоне с длинами волн в несколько микрометров, что примерно в 10 000 раз короче чем у спутников. В результате они могут передавать больше информации в единицу времени.

Чтобы обеспечить достаточно сильный сигнал к тому моменту, когда он достигает удаленного приемника, параллельные световые волны лазера направляются через телескоп, диаметр которого может составлять несколько десятков сантиметров. Этот широкий луч света должен быть точно направлен на приемный телескоп с диаметром того же порядка, что и ширина переданного светового луча по прибытии.

Какова технология лазерного интернета

Для достижения максимально возможной скорости передачи данных световая волна лазера модулируется таким образом, что приемник может обнаруживать различные состояния, закодированные в одном символе. Это означает, что каждый символ передает более одного бита информации. На практике это связано с разными амплитудами и фазовыми углами световой волны. Затем каждая комбинация фазового угла и амплитуды формирует другой информационный символ, который может быть закодирован в передаваемый символ. Так, при схеме из 16 состояний (16 КАМ) каждое колебание может передавать 4 бита, а при схеме из 64 состояний (64 КАМ) — 6 бит.

Но изменяющаяся турбулентность частиц воздуха приводит к различной скорости световых волн как внутри, так и на краях светового конуса. В результате, когда световые волны достигают детектора приемной станции, амплитуды и фазовые углы либо складываются, либо компенсируют друг друга, создавая ложные значения.

Чтобы предотвратить эти ошибки, парижский партнер по проекту развернула микросхему микроэлектромеханической системы (MEMS) с матрицей из 97 крошечных регулируемых зеркал. Деформации зеркал корректируют фазовый сдвиг луча на поверхности его пересечения по текущему измеренному градиенту 1500 раз в секунду, в конечном итоге улучшая сигналы примерно в 500 раз.

Насколько перспективен лазерный интернет

Результаты эксперимента, который исследователи впервые представили на Европейской конференции по оптической связи (ECOC) в Базеле, произвели настоящий фурор среди ученых. Ведь до этого момента при использовании данных с помощью лазеров было всего два варианта: установить лазеры на большом расстоянии и получить медленную связь, либо на коротком и повысить скорость передачи данных.

А эксперимент и система с зеркалами ученых из Швейцарии доказали, что подобную лазерную систему можно размещать на огромных расстояниях и получать производительность в 1 ТБ в секунду на одной длине волны. Это значит, что в реальных условиях систему можно легко масштабировать до 40 каналов и, следовательно, до 40 терабит в секунду с использованием стандартных технологий.

Однако увеличение масштаба — это не то, чем сейчас занят разработчики. Они хотят как можно быстрее превратить свою систему в стандартный товарный продукт, чтобы его могли использовать отраслевые партнеры, а значит лазерный интернет будет доступен обычным потребителям.

Ранее Фокус писал, что ученые попросили ChatGPT написать биологический вирус: чат-бот выдал сразу 4 разных варианта.