Científicos establecen un nuevo récord de velocidad de Internet con un chip óptico

• Un nuevo diseño de chip óptico de “peine de frecuencia” puede transmitir casi el doble de la cantidad de datos que Internet en solo un segundo.
• Un peine de frecuencia es un láser magistralmente preciso que se compone de muchas frecuencias distintas o longitudes de onda de color.
• El Internet global se basa en la tecnología de fibra óptica que debe tener una capacidad masiva para la transmisión de datos.

En una nueva investigación, los científicos han volado el techo de las telecomunicaciones convencionales con un chip que puede enviar casi el doble de la cantidad de tráfico que Internet en un solo segundo, estableciendo el récord de velocidad para la transmisión de datos. Los investigadores dicen que solo una fuente de luz y un chip óptico pueden trabajar juntos para producir un “peine de frecuencia” capaz de velocidades de transmisión de datos impresionantes. ¿Cómo puede la misma pequeña colección de materias primas, a saber, el silicio—lo que ya tenemos en nuestras computadoras e infraestructura domésticas, ¿producir velocidades tan altas?

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El nuevo chip fue fabricado por investigadores de la Universidad de Copenhague, la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU), la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia y la empresa Fujikura Ltd. de Japón. su papel aparece en Fotónica de la naturaleza.

“Demostramos experimentalmente la transmisión de 1,84 Pbit s^–1sobre una fibra de 37 núcleos y 7,9 km de longitud que utiliza 223 canales de longitud de onda derivados de un solo resonador de anillo de micropeine que produce un peine de frecuencia Kerr de pulso oscuro estabilizado”, escriben los autores.

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Bien, hay mucho que desempacar aquí. Sin embargo, la estadística que acapara los titulares aquí es la velocidad: 1,84 petabits o, como nuevo atlas explica, “casi el doble del tráfico global de Internet por segundo”. Las conexiones de Internet domésticas de uno a 10 gigabits son lo último en tecnología de consumo por ahora, y un petabit es un millón de gigabits. Los autores del artículo dicen que la fibra óptica, un cableado basado en vidrio que transporta los anchos de banda más grandes del tráfico de Internet, es clave para la comunicación global que conduce al futuro, pero nuestra tecnología actual eventualmente llegará a su límite.

¿Recuerda las primeras telecomunicaciones, como el código Morse entregado a través de líneas de telégrafo? Todo lo que ha seguido tiene la misma mecánica fundacional básica: encendido y apagado, 0 y 1, espacio y no-espacio. La parte “óptica” de la fibra óptica es que es el portador de destellos de luz extremadamente rápidos. Y un peine de frecuencia, una de las formas más avanzadas de enviar los destellos de luz más pequeños y predecibles, es el mejor en su clase.

¿Qué es un peine de frecuencia? El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) del gobierno de EE. UU. explicado como parte de una reciente estudio propio que aparece en el diario Naturaleza: “[A] peine de frecuencia es un tipo de láser cuya luz se compone de muchas frecuencias bien definidas que se pueden medir con precisión. Mirando el espectro del láser en una pantalla, cada frecuencia se destacaría como un diente de un peine, dando nombre a la tecnología”.

Los peines de frecuencia se usan comúnmente para medir el tiempo y la distancia con precisión, y las aplicaciones van desde relojes atómicos hasta telescopios.

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Pero el equipo dirigido por la Universidad de Copenhague está aprovechando esa misma luz de una manera nueva, para transportar una cantidad asombrosa de datos. El chip óptico crea un peine de frecuencia, dividiendo el láser en el espectro completo de luz y produciendo “cientos” de distintas frecuencias o colores, según un comunicado de prensa de DTU. Luego, los investigadores pueden codificar datos en cada una de esas longitudes de onda de color separadas.

Un chip podría reemplazar 1,000 láseres que se usan actualmente en fibra óptica, lo que hace que todo el sistema sea más eficiente desde el punto de vista energético.

Un diagrama de un peine de frecuencia óptica que se genera en un resonador de anillo.

La infraestructura de redes informáticas se ramifica en estructuras cada vez más pequeñas, que viene con un desventaja: cada cambio descendente en “tamaño de tubería” viene con un punto de transferencia y hardware diferente. Todo lo que quiere decir, cualquier gran progreso en una parte específica de la tecnología informática debe tomarse con un gran grano de sal similar. No se puede colocar un chip de computadora de récord mundial en nuestro sistema actual. Si alguna vez trató de salvar una computadora obsoleta instalando una nueva memoria RAM o una nueva tarjeta gráfica, por ejemplo, es posible que haya aprendido una dura lección sobre la naturaleza holística de las computadoras.

Los investigadores también establecieron este nuevo récord de velocidad de transmisión de datos utilizando “cables especializados”, lo que significa que su tecnología está lejos de estar lista para la infraestructura; se trata de una investigación académica, no de una feria comercial para consumidores. Pero el Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones rompió recientemente el récord de velocidad de Internet para cables estándar, lo que significa que la tecnología sería fácilmente compatible con la infraestructura existente, a diferencia del chip de peine de frecuencia.

Pero este récord aún podría cambiar el panorama de las telecomunicaciones en el futuro. Y el equipo de investigación con sede en Copenhague dice que ni siquiera se detiene en 1,84 petabits por segundo. Con la configuración correcta, creen que pueden configurar un solo chip que pueda transmitir 100 petabits por segundo. Ese es 100 veces tráfico global de Internet de hoy por segundo. Prepárese, porque sus reuniones ininterrumpidas de Zoom están a punto de ser mucho más fluidas.

Caroline Delbert es escritora, ávida lectora y editora colaboradora de Pop Mech. También es una entusiasta de casi todo. Sus temas favoritos incluyen la energía nuclear, la cosmología, las matemáticas de las cosas cotidianas y la filosofía de todo.