سرعت ۱۰۰ گیگابایتی با لیزر کوآنتومی

دانشمندان می‌گویند به لطف یک پیشرفت بزرگ، اکنون می‌توانند داده‌ها را با سرعتی معادل هزار برابر سرعت کابل‌های اینترنت کنونی انتقال دهند. در روش جدید از لیزر آبشار کوانتومی تراهرتزی استفاده می‌شود که می‌تواند داده‌ها را با سرعتی غیرقابل تصور در سراسر جهان منتقل کند.

به گفته محققانی که این مطالعه را انجام داده‌اند و در مجله «نیچر کامیونیکیشن» منتشر شده است، از این لیزر می‌توان برای افزایش بسیار بالای سرعت انتقال داده استفاده کرد.

در پژوهش جدید، محققان توانسته‌اند به پیشرفت بزرگی در زمینه کنترل لیزر آبشار کوانتوم تراهرتزی دست بیابند که به گفته آن‌ها می‌تواند سرعت انتقال داده را به ۱۰۰ گیگابیت افزایش دهد. در حال حاضر سرعت ارتباطات خیلی سریع اینترنت ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه است، که هزار برابر کمتر است.

این نوع لیزر متفاوت است، چون نور را در دامنه تراهرتزی طیف الکترومغناطیسی ارسال می‌کند که از آن عمدتا برای تحلیل و تجزیه مواد شیمیایی استفاده می‌شود. اما با تبدیل کردن آن‌ها به ابزاری برای انتقال داده‌ها، می‌توان شبکه ارتباطی بسیار سریع‌تری برای مراکز تحقیقاتی، بیمارستان‌ها، ارتباطات ماهواره‌ای یا هر محل و شرایط دیگری که نیازمند ارتباط شبکه‌ای بسیار سریع است فراهم کرد.

این لیزر‌ها برای این که بتوان از آن‌ها جهت انتقال سریع داده‌ها استفاده کرد، باید در هر ثانیه حدود ۱۰۰ میلیارد بار خاموش شوند. این نیازمند کنترل دقیق است و تا کنون مهندسان نتوانسته‌اند به آن دست یابند. اکنون دانشمندان معتقدند که با استفاده از نور و صدا توانسته‌اند راهی را برای کنترل این فرآیند خیلی سریع بیابند.

جان کانینگهام، استاد علوم نانوالکترونیک در دانشگاه لیدز، می‌گوید: «این یک دستاورد تحقیقاتی هیجان‌انگیز است. در حال حاضر سیستم مدوله کردن لیزر آبشار کوانتومی توسط الکتریسیته هدایت می‌شود -، اما این سیستم محدودیت‌هایی دارد. جالب اینجاست که همان قابلیت‌های الکترونیکی، که فرآیند مدوله کردن را انجام می‌دهد معمولا سرعت مدوله کردن را محدود می‌کند. مکانیسمی که در حال طراحی آن هستیم در عوض از امواج آکوستیک استفاده می‌کند.»

وقتی که یک الکترون از بخش اپتیکال لیزر عبور می‌کند، از مجموعه‌ای از دیوار‌های کوانتومی می‌گذرد که پالسی از انرژی نور را رها می‌کند. یک الکترون می‌تواند شماری از آن فوتون‌ها را انتشار دهد، و این فرآیند در آزمایش جدید از طریق استفاده از امواج صوت، جهت به ارتعاش درآوردن آن دیوار‌های کوانتومی کنترل می‌شود.»

تونی کنت، استاد فیزیک در ناتینگهام، می‌گوید: «کاری که ما انجام می‌دهیم این است که با استفاده از امواج آکوستیک، وضعیت الکترونیکی حساس و پیچیده درون لیزر آبشار کوانتومی را تکان می‌دهیم. بعد می‌بینیم که موج آکوستیک، خروجی نور تراهرتزی آن را تغییر می‌دهد.»

این تحقیق هنوز کامل نیست و کنترل بیشتری برای این لازم است که بتوانیم با اطمینان از این لیزر‌ها برای انتقال داده استفاده کنیم.

پروفسور کانینگهام می‌گوید: «ما هنوز به آن نقطه نرسیده‌ایم که بتوانیم جریان را به طور کامل متوقف و شروع کنیم؛ اما می‌توانیم خروجی نور را چند درصد کنترل کنیم، و این آغاز بسیار خوبی است. ما معتقدیم که با پالایش بیشتر خواهیم توانست، فرایند جدیدی را برای کنترل کامل انتشار فوتون از لیزر، و حتی ترکیب سازه‌های تولید صدا با لیزر تراهرتزی ایجاد کنیم، به گونه‌ای که هیچ نیازی به یک منبع صوت بیرونی نداشته باشیم.»

منبع: ایندیپندنت