Yeni Ultra Hızlı Çip Saniyeler İçinde 4K Film İndirmenin Yolunu Açıyor

Bu yenilikler, özellikle iletişim teknolojisi yeni nesil ağlar olan 6G'ye doğru ilerledikçe kablosuz iletişimi dönüştürmeye hazırlanıyor.

Ben fotonik, yani ışık ve diğer elektromanyetik dalgaların nasıl üretildiği ve algılandığı konusuna odaklanan bir mühendisim. Bu araştırmada, meslektaşlarım ve ben bir silikon topolojik hüzmeleyici çip geliştirdik.

Topolojik, terahertz dalgalarını yönlendirmeye yardımcı olan silikondaki fiziksel özellikleri, hüzmeleyici ise çipin amacını ifade ediyor: terahertz dalgalarını yönlendirilmiş hüzmeler halinde oluşturmak.

Terahertz frekansları, telekomünikasyon şirketlerinin 2030 yılı civarında yaygınlaştırmayı planladıkları 6G için çok önemlidir. Mevcut kablosuz ağlar tarafından kullanılan radyo frekansı spektrumu giderek daha sıkışık hale geliyor.

Terahertz dalgaları, elektromanyetik spektrumun mikrodalgalar ve kızılötesi arasındaki nispeten boş kısmını kullanarak bir çözüm sunuyor. Bu yüksek frekanslar büyük miktarda veri taşıyabilir ve bu da onları geleceğin veri yoğun uygulamaları için ideal hale getirir.

Çipimiz tek bir kaynaktan gelen terahertz sinyalini alıp 54 küçük sinyale bölüyor ve bu sinyaller 134 keskin dönüşe sahip 184 küçük kanal boyunca yönlendiriliyor. Her bir ışın saniyede 40 ila 72 gigabit hızında veri iletebilir ve alabilir, bu da günümüzün 5G ağlarından kat kat daha hızlıdır.

Yapay zekanın yardımıyla çipi, terahertz dalgaları için şeritler oluşturacak belirli bir mikroskobik petek desenine sahip olacak şekilde tasarladık. Kanal dizisi, çipin etrafındaki 360 derecenin tamamını kapsayan güçlü, odaklanmış ışınlar gönderiyor.

Bu sayede bir Wi-Fi yönlendirici ya da çipi kullanan başka bir iletişim cihazının etrafındaki herhangi bir yerdeki telefon ya da başka bir kablosuz cihaz yüksek hızlı sinyali alabiliyor. Çipi, HD video akışının giriş sinyalini dört çıkış ışınına bölerek gösterdik.

 

Kablosuz Ağlarda Beamformers

Terahertz dalgaları, 4G ve 5G ağlarında kullanılan daha düşük frekanslı sinyallere kıyasla daha kısa bir menzile sahiptir. Terahertz hüzmeleyiciler, yüksek frekanslı sinyalleri hassas bir şekilde yönlendirerek hedeflerine kayıp veya bozulma olmadan ulaşmalarını sağlayarak bu zorluğun üstesinden gelir.

Hüzmeleyiciler yeni nesil kablosuz iletişim için çok önemlidir.

Sinyalleri gelişigüzel yayınlayan geleneksel antenlerin aksine, hüzmeleyiciler sinyalleri belirli yönlere odaklayarak hem verimliliği hem de güvenilirliği artırır. Çipimiz bu hüzmelerin tüm yönlerde kapsama alanı sağlamasını garanti eder.

Bu odaklanmış yaklaşım sadece sinyalin menzilini genişletmekle kalmaz, aynı zamanda uzun mesafelerde bile kalitesini artırır. Hüzmeleyiciler, dünya milyarlarca bağlı cihaz ekledikçe paraziti azaltarak istikrarlı bağlantıları yönetmede çok önemli olacak gibi görünüyor.

 

Terahertz Hüzmeleme ile Gelecek

Terahertz hüzmeleme çiplerinin günlük yaşam üzerindeki potansiyel etkisi çok büyüktür. Örneğin, bu çipler 4K ultra yüksek çözünürlüklü bir filmi günümüz Wi-Fi'si üzerinden 11 dakikaya kıyasla sadece saniyeler içinde indirmeyi mümkün kılabilir veya herhangi bir gecikme olmadan sürükleyici sanal ve artırılmış gerçeklik deneyimlerini destekleyebilir.

Eğlencenin ötesinde, insanların gerçekçi hologramlar olarak göründüğü gerçek zamanlı holografik iletişimi gerçeğe dönüştürebilirler. Akıllı şehirler bu teknolojiyi trafik sistemlerini ve acil durum müdahalelerini sorunsuz bir şekilde koordine etmek için kullanabilirken, sağlık hizmetleri doktorların robotik aletleri uzaktan kontrol ettiği uzaktan ameliyatlardan faydalanabilir.

Terahertz hüzmeleme çipi, yüksek frekanslı sinyal iletiminin zorluklarının üstesinden gelerek daha hızlı, daha güvenilir kablosuz iletişim yolunda önemli bir adımı temsil ediyor.

Ranjan Singh, Elektrik Mühendisliği Profesörü, Notre Dame Üniversitesi

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.