26 терабит в секунду — такой объём информации научились пересылать единичным лазером по оптоволоконному каналу специалисты технологического института Карлсруэ. Самое интересное, что учёные прогнозируют реализацию той же скорости в будущих серийных чипах.

Согласно статье [1] в журнале Nature Photonics, физики закодировали информацию более чем в 300 цветах лазерного луча.

Чтобы разобраться в эдакой путанице, пересланной по одному-единственному каналу, и, более того, достигнуть рекордных показателей, учёные использовали оптическую схему, работающую на основании быстрого преобразования Фурье.

Отметим, что инженерам ранее удавалось пересылать информацию и на бóльших скоростях (порядка ста терабит в секунду). Но для этого приходилось использовать несколько сот лазеров в качестве передатчиков (методика ортогонального частотного разделения каналов с мультиплексированием). Каждый из них работал со своим цветом, и все они смешивали сигналы в одном волоконном канале.

Скорость в такой схеме определяется количеством используемых лазеров и может наращиваться. Но возникают проблемы: получаемая установка потребляет невероятное количество энергии – мощность доходит до нескольких киловатт, кроме того, схему сложно сделать миниатюрной.

Профессор Вольфганг Фройде (Wolfgang Freude) и его коллеги из разных стран пошли другим путём. Если говорить упрощённо, учёные смешали световые потоки и создали в одном оптоволокне 325 цветов, каждый из которых нёс свой кусочек информации.

Быстрое преобразование Фурье позволяет вычленять цвета из входящего пучка по времени прихода отдельных составляющих луча и интенсивности импульса. Организовать обработку информации оказалось проще, когда она прибывает в разное время.

Рис. 1. Первоначально инженеры запускали по каналу импульсы света, не обращая внимания на частоту излучения. Немцы и их коллеги уплотнили канал, «подвесив» сигналы на разные длины волн, а также укоротив лазерные импульсы (иллюстрация Nature).

Причём инженеры проделали это, преобразовав оптическую схему: математическими методами разобраться с поступающими данными было бы невозможно. А рекордная скорость была достигнута благодаря большему разбросу во временных задержках.

Профессор Фройде полагает, что с увеличением спроса на ещё более быструю передачу данных коммерческие продукты в виде кремниевых чипов не заставят себя долго ждать.

[1] D. Hillerkuss, R. Schmogrow, T. Schellinger, M. Jordan, M. Winter, G. Huber, T. Vallaitis, R. Bonk, P. Kleinow, F. Frey, M. Roeger, S. Koenig, A. Ludwig, A. Marculescu, J. Li, M. Hoh, M. Dreschmann, J. Meyer, S. Ben Ezra, N. Narkiss, B. Nebendahl, F. Parmigiani, P. Petropoulos, B. Resan, A. Oehler et al. 26 Tbit s−1 line-rate super-channel transmission utilizing all-optical fast Fourier transform processing. – Nature Photonics. – 2011. – doi:10.1038/nphoton.2011.74; Published online 22 May 2011.