Imagine un futuro en el que las conexiones a Internet no solo sean increíblemente rápidas, sino también extraordinariamente confiables, incluso en espacios abarrotados. Esta visión se está acercando rápidamente a la realidad, gracias a las nuevas investigaciones sobre las tecnologías de comunicaciones de terahercios. Estas innovaciones están destinadas a transformar la comunicación inalámbrica, en particular a medida que la tecnología de las comunicaciones avanza hacia la La próxima generación de redes, 6G.
Soy un ingeniero que se centra en la fotónicael estudio de cómo la luz y otros Se generan y detectan ondas electromagnéticasEn esta investigación, mis colegas y yo hemos desarrollado un silicio chip formador de haz topológicoTopológico se refiere a las características físicas del silicio que ayudan a dirigir las ondas de terahercios, y conformador de haz se refiere al propósito del chip: convertir ondas de terahercios en haces dirigidos.
Las frecuencias de terahercios son cruciales para el 6G, según las compañías de telecomunicaciones El plan es implementarlo alrededor de 2030El espectro de frecuencias de radio que utilizan las redes inalámbricas actuales está cada vez más congestionado. Las ondas de terahercios ofrecen una solución al utilizar la parte relativamente desocupada del espectro electromagnético entre las microondas y los infrarrojos. Estas frecuencias más altas pueden transportar cantidades masivas de datos, lo que las hace ideales para las aplicaciones de uso intensivo de datos del futuro.
Nuestro chip toma una señal de terahercios de una única fuente y la divide en 54 señales más pequeñas, que luego son guiadas a través de 184 canales diminutos con 134 curvas cerradas. Cada haz puede transmitir y recibir datos a velocidades de 40 a 72 gigabits por segundo. muchas veces más rápido que las redes 5G actuales.
Con la ayuda de la inteligencia artificial, diseñamos el chip para que tuviera un patrón de panal microscópico específico para formar carriles para las ondas de terahercios. El conjunto de canales envía haces potentes y enfocados que cubren los 360 grados que rodean el chip. Esto permite que un teléfono u otro dispositivo inalámbrico ubicado en cualquier lugar cerca de un enrutador Wi-Fi u otro dispositivo de comunicaciones use el chip para recibir la señal de alta velocidad. Demostramos el chip dividiendo una señal de entrada de un video HD en streaming en cuatro haces de salida.
Formadores de haz en redes inalámbricas
Las ondas de terahercios tienen un alcance más corto en comparación con las señales de frecuencia más baja que se utilizan en las redes 4G y 5G. Los formadores de haz de terahercios abordan este desafío al dirigir con precisión las señales de alta frecuencia para garantizar que lleguen a su destino sin pérdida ni degradación.
Los conformadores de haces son esenciales para la próxima generación de comunicaciones inalámbricas. A diferencia de las antenas tradicionales que transmiten señales de forma indiscriminada, los conformadores de haces enfocan las señales en direcciones específicas, lo que aumenta tanto la eficiencia como la confiabilidad. Nuestro chip garantiza que esos haces brinden cobertura en todas las direcciones.
Este enfoque específico no solo amplía el alcance de la señal, sino que también mejora su calidad, incluso en largas distancias. Es probable que los conformadores de haces sean cruciales para gestionar conexiones estables al reducir las interferencias a medida que el mundo agrega miles de millones de dispositivos conectados.
Un futuro con formación de haces de terahercios
El impacto potencial de los chips de formación de haces de terahercios en la vida cotidiana es profundo. Por ejemplo, estos chips podrían permitir descargar una película de ultraalta definición 4K en apenas unos segundos, en comparación con los 11 minutos que se necesitan con la red wifi actual, o permitir experiencias de realidad virtual y aumentada inmersivas sin demoras.
Además de entretener, podrían hacer realidad la comunicación holográfica en tiempo real, en la que las personas aparecen como hologramas realistas. Las ciudades inteligentes podrían utilizar esta tecnología para coordinar sin problemas los sistemas de tráfico y las respuestas a emergencias, mientras que la atención sanitaria podría beneficiarse de cirugías remotas en las que los médicos controlan instrumentos robóticos a distancia.
El chip formador de haz de terahercios representa un importante paso adelante en el camino hacia una comunicación inalámbrica más rápida y confiable al superar los desafíos de la transmisión de señales de alta frecuencia.
Este artículo fue publicado originalmente en La conversación por Ranjan Singh en la Universidad de Notre Dame. Lea el Artículo original aquí.
