Підводні кабелі не потрібні — інтернет майбутнього стане лазерним. Що вигадали вчені

Лазери в майбутньому забезпечать безпроблемний доступ в інтернет, що зніме необхідність прокладати дорогі міжконтинентальні кабелі по дну океану, пише TechExplore. Сьогодні планету забезпечує інтернетом понад 530 підводних кабелів, і забезпечити масовий доступ до мережі всіх континентів інакше ніяк не виходить, але вчені з Берна вже придумали спосіб.

У чому суть експерименту з лазерним інтернетом

Фахівці ETH Zurich і їхні європейські партнери продемонстрували передачу даних за допомогою лазерів між гірською вершиною Юнгфрауйох і містом Берн у Швейцарії, що становить 53 км. До того ж лазери для оптичної передачі можуть передавати кілька десятків терабіт за секунду, попри перешкоди в атмосфері, кажуть дослідники.

До того ж їхній підхід у межах проєкту European Horizon 2020 значно відрізняється від супутникового інтернету, що став класичним. Лазерний промінь учених проходить через щільну атмосферу поблизу землі. На відміну від супутникового аналога наземні лазерні оптичні системи працюють у ближньому інфрачервоному діапазоні з довжинами хвиль кілька мікрометрів, що в 10 000 разів коротше ніж у супутників. У результаті вони можуть передавати більше інформації за одиницю часу.

Щоб забезпечити досить сильний сигнал на той момент, коли він досягає віддаленого приймача, паралельні світлові хвилі лазера направляються через телескоп, діаметр якого може становити кілька десятків сантиметрів. Цей широкий промінь світла має бути точно спрямований на приймальний телескоп із діаметром того ж порядку, що й ширина переданого світлового променя після прибуття.

Якою є технологія лазерного інтернету

Для досягнення максимально можливої швидкості передачі світлова хвиля лазера модулюється так, що приймач може виявляти різні стани, закодовані в одному символі. Це означає, що кожен символ передає більш ніж один біт інформації. Насправді це пов'язано з різними амплітудами та фазовими кутами світлової хвилі. Потім кожна комбінація фазового кута й амплітуди формує інший інформаційний символ, який може бути закодований у символ, що передається. Наприклад, у разі схеми з 16 станів (16 КАМ) кожне коливання може передавати 4 біти, а в разі схеми з 64 станів (64 КАМ) — 6 біт.

Але турбулентність частинок повітря, що змінюється, призводить до різної швидкості світлових хвиль як усередині, так і на краях світлового конуса. У результаті, коли світлові хвилі досягають детектора приймальної станції, амплітуди й фазові кути або складаються, або компенсують одне одного, створюючи помилкові значення.

Щоб запобігти цим помилкам, паризький партнер проєкту розгорнув мікросхему мікроелектромеханічної системи (MEMS) із матрицею з 97 крихітних регульованих дзеркал. Деформації дзеркал коригують фазовий зсув променя на поверхні його перетину по поточному виміряному градієнту 1500 разів на секунду, зрештою покращуючи сигнали приблизно в 500 разів.

Наскільки є перспективним лазерний інтернет

Результати експерименту, який дослідники вперше представили на Європейській конференції з оптичного зв'язку (ECOC) у Базелі, справили справжній фурор серед учених. Адже до цього моменту під час використання даних за допомогою лазерів було всього два варіанти: встановити лазери на великій відстані й отримати повільний зв'язок або на короткій і підвищити швидкість передачі даних.

А експеримент і система із дзеркалами вчених зі Швейцарії довели, що подібну лазерну систему можна розміщувати на величезних відстанях і отримувати продуктивність в 1 ТБ за секунду на одній довжині хвилі. Це означає, що в реальних умовах систему можна легко масштабувати до 40 каналів і, отже, до 40 терабітів на секунду з використанням стандартних технологій.

Однак збільшення масштабу — це не те, чим зараз зайняті розробники. Вони хочуть якнайшвидше перетворити свою систему на стандартний товарний продукт, щоб його могли використовувати галузеві партнери, а значить, лазерний інтернет буде доступний звичайним споживачам.

Раніше Фокус писав, що вчені попросили ChatGPT написати біологічний вірус: чат-бот видав відразу 4 різні варіанти.