Ein Forscherteam hat einen bahnbrechenden Chip vorgestellt, der Dutzende winziger Laser nutzt, um Daten drahtlos mit Rekordgeschwindigkeiten zu übertragen. Bei den ersten Labortests erreichte das Gerät die erstaunliche Geschwindigkeit von 362,7 Gigabit pro Sekunde – ein Wert, der die Fähigkeiten selbst der schnellsten kommerziell verfügbaren Wi-Fi-Verbindungen bei Weitem übertrifft. Diese Leistung stellt einen grundlegenden Wandel dar, wie drahtlose Kommunikation in naher Zukunft funktionieren dürfte.
Das Herzstück der Technologie bildet ein kompaktes 5x5-Array von vertikalen Oberflächenemissionslasern, allgemein als VCSELs bekannt. Diese miniaturisierten Lichtquellen sind in einem engen Raster auf einem einzelnen Chip angeordnet, und bei den Experimenten waren 21 der 25 Laser gleichzeitig aktiv. Jeder einzelne Laser trug zwischen 13 und 19 Gigabit pro Sekunde zum Gesamtdurchsatz bei, wobei sich ihre Leistung zur bemerkenswerten aggregierten Geschwindigkeit zusammenfügte.
Besonders bedeutsam an dieser Entwicklung ist die Energieeffizienz. Das System verbrauchte etwa 1,4 Nanojoule pro übertragenem Datenbit, was ungefähr der Hälfte des Energiebedarfs führender Wi-Fi-Technologien entspricht. In einer Zeit, in der Rechenzentren und drahtlose Netzwerke immer größere Mengen an Strom verbrauchen, hat eine Technologie, die dramatisch höhere Geschwindigkeiten bei halbiertem Energieverbrauch liefern kann, enorme Auswirkungen auf die Nachhaltigkeit.
Das System setzt auf Licht anstelle der von herkömmlichem Wi-Fi genutzten Funkwellen. Ein sorgfältig entwickeltes Mikrolinsen-Array befindet sich über dem Laser-Raster und richtet das von jedem einzelnen Laser ausgesandte Licht aus und begradigt es. Zusätzliche optische Linsen organisieren diese Strahlen dann in ein strukturiertes Rastermuster, wodurch sichergestellt wird, dass das datentragende Licht sein Ziel mit minimalem Verlust und maximaler Präzision erreicht.
Die Forscher wiesen darauf hin, dass mit fortschrittlicheren Empfängern und einer weiteren Optimierung der optischen Komponenten das System in zukünftigen Versionen noch höhere Datenraten erzielen dürfte. Die aktuellen Ergebnisse sind mit relativ standardmäßiger Detektionsausrüstung erzielt worden, was darauf hindeutet, dass die Technologie erheblichen Spielraum für Verbesserungen bietet, sobald die Empfängerempfindlichkeit und die Signalverarbeitungstechniken weiter voranschreiten.
Die potenziellen Anwendungen sind vielfältig. Haushalte und Büros erleben möglicherweise Internetgeschwindigkeiten, die hundertmal schneller als aktuelle Verbindungen sind, während Rechenzentren riesige Datenmengen zwischen Servern mit weitaus weniger Energie bewegen. Die Technologie hat auch das Potenzial, aufstrebende Bereiche wie erweiterte Realität, holografische Kommunikation und Echtzeit-Cloud-Computing grundlegend zu verändern, die allesamt extrem hohe Bandbreiten erfordern.
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