Щоб забезпечити швидкість передачі даних, що перевершує стандарти телекомунікацій 5-го покоління (5G), вчені з Наньянського технологічного університету Сінгапуру (NTU Singapore) і Університету Осаки в Японії побудували новий чіп, використовуючи концепцію під назвою фотонні топологічні ізолятори.
Дослідження показало, що новий чіп може передавати терагерцеві (ТГц) хвилі, що призводять до швидкості передачі даних 11 гігабіт в секунду (Гбіт/с), яка здатна підтримувати потокову передачу відео високої чіткості 4K в реальному часі і перевищує досі теоретичну межу в 10 Гбіт/с для бездротового зв'язку 5G.
ТГц-хвилі є частиною електромагнітного спектру, між інфрачервоними світловими хвилями і мікрохвилями, і представляються як наступний рубіж високошвидкісного бездротового зв'язку.
Однак перш ніж ТГц-хвилі можна буде надійно використовувати в телекомунікаціях, необхідно вирішити фундаментальні проблеми.
Дві з найбільших проблем - це дефекти матеріалу і частота помилок передачі, що виявляються в звичайних хвилеводах, таких як кристали або кабелі.
Ці проблеми були подолані за допомогою фотонних топологічних ізоляторів (PTI), які дозволяють світловим хвилям проходити по поверхні і краях ізоляторів, подібно поїзду, що йде по залізницях, а не через матеріал.
Коли світло проходить по фотонних топологічних ізоляторах, воно може бути перенаправлене навколо гострих кутів, і його потік не буде порушений недосконалостями матеріалу.
Вчені створили невеликий кремнієвий чіп з рядами трикутних отворів, при цьому маленькі трикутники спрямовані в протилежному напрямку від великих трикутників, світлові хвилі стають «топологічно захищеними».
Цей повністю кремнієвий чіп продемонстрував, що він може передавати сигнали без помилок, направляючи хвилі ТГц-діапазону навколо 10 гострих кутів зі швидкістю 11 гігабіт в секунду, минаючи будь-які дефекти матеріалу, які могли бути внесені в процес виробництва кремнію.
Керівник проекту Ранджан Сінгх, сказав, що це перший випадок, коли PTI були реалізовані в терагерцевому діапазоні спектру, що доводить, що раніше теоретична концепція здійсненна в реальному житті.
Відкриття може прокласти шлях до більшої кількості міжз'єднань PTI THz - структур, які з'єднують різні компоненти в ланцюгу - для інтеграції в пристрої бездротового зв'язку, щоб забезпечити зв'язок наступного покоління «6G» з безпрецедентною швидкістю один терабайт в секунду (від 10 до 100 разів швидше, ніж 5G) в майбутньому.
