Беспроводные данные пользуются большим спросом. Мало того, что мобильным телефонам требуется высокая скорость для потоковой передачи видео на ходу, но некоторые люди, живущие в сельской местности, полностью полагаются на беспроводную связь для своих домашних широкополосных подключений. Терагерцовое излучение – электромагнитные волны с частотой около 1012 циклов в секунду – уже давно соблазняет ученых и компании сотовой связи.
Высокая частота терагерцового излучения позволит передавать больше данных в секунду по сравнению с текущим стандартом около 800 МГц. Однако практический приемник терагерцового диапазона так и остался неуловимым по двум основным причинам.
Во-первых, электромагнитные колебания слишком быстры для обычной электроники, а терагерцовый генератор и детектор имеют низкую эффективность. Во-вторых, тепловой шум датчика комнатной температуры заслоняет принятые выше сигналы.
Теперь исследователи из Университета Осаки изобрели новый приемник, который не только преодолевает эти препятствия, но и установил рекорд самой быстрой безошибочной передачи в реальном времени на сегодняшний день.
Они использовали специальный электронный компонент, называемый резонансным туннельным диодом. В отличие от обычной электроники, для которой ток всегда увеличивается при больших напряжениях, в резонансном туннельном диоде существует определенное «резонансное» напряжение, которое дает пиковый ток. Таким образом, существует область, в которой ток действительно падает с увеличением напряжения. Такое нелинейное поведение позволяет ученым синхронизировать быстро принимаемые терагерцовые сигналы с внутренним электронным генератором в устройстве, а затем отделять данные от несущей волны.
В итоге чувствительность была увеличена в 10 000 раз. «Среди всех электронных систем наша достигла наивысшей скорости безошибочной беспроводной передачи данных», – говорит первый автор Юсуке Нисида.
Вышки сотовой связи – не единственное место, где вы можете найти терагерцовое излучение в будущем. «Эту технологию можно использовать в широком спектре приложений, помимо беспроводной связи нового поколения 6G.
К ним относятся спектроскопическое зондирование, неразрушающий контроль и радар с высоким разрешением ", – добавляет автор-корреспондент Масаюки Фудзита.