Vývoj 6G sítí není jen otázkou vyšších přenosových rychlostí. Klíčovou roli bude hrát také schopnost přenášet obrovské objemy dat s mimořádnou přesností a minimálním zpožděním. Právě na tento problém se zaměřili fyzici z Loughborough University, kteří společně s mezinárodními partnery představili nový fotonický systém založený na mikročipu velikosti zrnka rýže.

Výsledky jejich výzkumu vyšly v odborném časopise Nature Communications a ukazují, že se podařilo vyřešit jeden z hlavních problémů při generování milimetrových vln. Ty představují důležitou součást budoucích bezdrátových technologií, protože nabízejí výrazně širší přenosové pásmo než dnešní mobilní sítě.

Duhový hřeben světla místo jediné frekvence

Základem celé technologie je takzvaný optický mikrohřeben, anglicky microcomb. Jde o přesně uspořádanou sadu světelných frekvencí, která bývá přirovnávána k duze. Na rozdíl od skutečné duhy se však jednotlivé frekvence nepřelévají jedna do druhé, ale jsou od sebe oddělené a pravidelně rozmístěné jako zuby hřebenu.

Dřívější technologie dokázaly vytvořit pouze jednu velmi přesnou milimetrovou frekvenci. Nový systém jich ale zvládne vytvářet několik současně, což může znamenat možnost paralelního přenosu většího množství dat.

Tým vedený doktorem Lukem Petersem z Loughborough University zkombinoval klasický mikrorezonátor na čipu s optickou smyčkou tvořenou vláknem. Laserové světlo mezi nimi opakovaně obíhá, díky čemuž vzniká mimořádně stabilní optický mikrohřeben. Výzkumníci uvádějí, že systém si zachovává stabilitu i při mechanických vibracích, které by běžná laboratorní zařízení snadno rozhodily.

Další významnou novinkou je možnost samostatně upravovat intenzitu jednotlivých světelných frekvencí. To umožňuje přizpůsobit výsledný signál konkrétním aplikacím, aniž by se ztratila jeho přesnost. Právě zachování stability při převodu světelných frekvencí na milimetrové vlny patří podle autorů mezi nejdůležitější výsledky celé studie.

Využití může sahat daleko za hranice mobilních sítí

Přestože se o technologii často mluví hlavně v souvislosti s budoucími 6G sítěmi, možnosti využití jsou mnohem širší. Milimetrové vlny nacházejí uplatnění například v radarových systémech, spektroskopii nebo astronomii, kde pomáhají provádět velmi přesná měření.

Stejnou pozornost vědci věnují také oblasti přesného měření času. To je jedním ze základních stavebních kamenů vznikajících kvantových technologií, navigačních systémů nové generace i vysoce přesného určování polohy. Na těchto experimentech spolupracují s britskou National Physical Laboratory a projektem UK Hub for Quantum Enabled Position, Navigation and Timing.

Samotný čip sice měří jen několik milimetrů, celé experimentální zařízení dnes stále zabírá prostor přibližně velikosti laboratorního stolu. Výzkumníci proto pracují na jeho výrazné miniaturizaci. Cílem je zmenšit celý systém zhruba na velikost krabice od bot a současně snížit jeho energetickou náročnost.