Исследователи из Осакского и Наньянского технологического университетов построили новый чип на основе фотонных топологических изоляторов, который позволит обеспечить передачу данных для сетей 6G. О своей работе ученые рассказали на страницах журнала Nature Photonics.

Терагерцовые волны, или Т-лучи, располагаются в электромагнитном спектре между инфракрасным и микроволновым излучением. Они обладают высокой частотой и в перспективе могут использоваться для передачи информации в сетях следующих поколений. Однако прежде чем использовать этот вид излучения в телекоммуникациях, необходимо решить фундаментальные проблемы. Самые большие из них — это дефекты материала и частые ошибки в передаче информации, которые наблюдаются в обычных волноводах, таких как кристаллы или полые кабели.

Эти проблемы можно преодолеть с помощью фотонных топологических изоляторов, в которых световые волны проходят по поверхности и краям материала. Когда свет движется вдоль них, его можно перенаправить для огибания острых углов, и тогда его поток будет сопротивляться нарушению несовершенств материала.

Авторы нового исследования создали небольшой кремниевый чип с рядами треугольных отверстий, которые, направлены в противоположных друг относительно друга направлениях. При движении по такому чипу световые волны становятся топологически защищенными.

Ученые показали, что такой чип может передавать сигналы без ошибок, направляя терагерцовые волны вокруг 10 острых углов со скоростью 11 гигабит в секунду, минуя любые материальные дефекты, которые могли возникнуть на этапе производства кремния.

Открытие исследователей позволит создать в будущем терагерцовые интерконнекторы — структуры, которые соединяют различные компоненты в цепи. Их можно интегрировать в устройства беспроводной связи следующего поколения. Согласно расчетам, сети 6G позволят передавать данные со скоростью в несколько терабайт в секунду.