Физики во главе с исследователями из Loughborough University продемонстрировали микрочип размером с зерно риса, способный генерировать упорядоченный «спектр» оптических частот — так называемый микрокомб. По данным команды, этот набор видимых лишь специальным оборудованием частот можно преобразовать в несколько миллиметровых волн высокой частоты, которые рассматриваются как перспективные для будущих коммуникаций и точной синхронизации.

Почему это важно для передачи данных

Миллиметровые волны привлекают внимание инженеров связи, потому что позволяют получить значительно большую полосу пропускания по сравнению с нынешними решениями. Ранее микрокомбы умели создавать одиночные стабильные миллиметровые частоты; новая система производит сразу несколько прецизионно расположенных частот одновременно, что потенциально открывает возможность параллельных каналов передачи данных.

Ключевая особенность подхода Loughborough — сочетание микрорезонатора на чипе с большим оптическим волноводом-циклом. По словам представителей команды, непрерывное прохождение лазерного света через обе части системы помогает желаемым оптическим состояниям формироваться и оставаться стабильными.

Стабильность и управляемость спектра

Исследователи показали, что можно изменять силу отдельных линий микрокомба — делать некоторые частоты сильнее или слабее — при этом точность и стабильность оптических частот сохраняются после преобразования в миллиметровые волны. Это даёт возможность подбирать комбинации частот под конкретные задачи.

Команда подчёркивает практическую надёжность системы: по материалам, микрокомб остаётся устойчивым даже при внешних возмущениях в лабораторной установке, что важно для перехода от эксперимента к прикладным устройствам.

  • Увеличение числа параллельных каналов для передачи данных в будущих 6G-сетях
  • Использование в радарах и спектроскопии для изучения материалов
  • Прецизионные измерения в астрономии и научных приборах
  • Точное синхронизирование и тайминг для квантовых технологий

Учёные также исследуют возможности уменьшения размера всей системы. Хотя центральный микрочип действительно очень компактен, текущая установка занимает лабораторный стол; исследователи надеются в будущем сократить размеры и энергопотребление настолько, чтобы решение помещалось в корпус размером с обувную коробку или использовалось на спутниках.

Команда проводит сопоставление точности микрокомба с эталонными часами и сотрудничает с Национальной лабораторией физических измерений (National Physical Laboratory) и UK Hub for Quantum Enabled Position, Navigation and Timing, чтобы оценить пригодность технологии для навигации, позиционирования и квантового тайминга. В исследовании, опубликованном в Nature Communications, соавторами являются специалисты из Loughborough University, University of Sussex, City University of Hong Kong, QXP Technologies, INRS-EMT и Swinburne University of Technology.