Immagina un futuro in cui le connessioni Internet non sono solo veloci come la luce, ma anche incredibilmente affidabili, persino in spazi affollati, questa visione si sta rapidamente avvicinando alla realtà, grazie alle nuove ricerche sulle tecnologie di comunicazione terahertz. Innovazioni che sono destinate a trasformare la comunicazione wireless, in particolare man mano che la tecnologia delle comunicazioni avanza verso la prossima generazione di reti, il 6G.
Ranjan Singh professore di ingegneria elettrica, Università di Notre Dame, si occupa di fotonica, è una disciplina che riguarda lo studio di come la luce e altre onde elettromagnetiche vengono generate e rilevate. Ranjan Singh insieme ai suoi colleghi, nello studio pubblicato nella rivista Nature, hanno sviluppato un chip beamformer topologico in silicio. Topologico si riferisce alle caratteristiche fisiche del silicio che aiutano a dirigere le onde terahertz, e beamformer si riferisce allo scopo del chip: formare onde terahertz in fasci diretti.
Le frequenze terahertz sono cruciali per il 6G, le aziende di telecomunicazioni prevedono di lanciarlo intorno al 2030. Lo spettro di radiofrequenza, utilizzato dalle attuali reti wireless, sta diventando sempre più congestionato. Le onde terahertz offrono una soluzione, utilizzando la porzione relativamente non occupata dello spettro elettromagnetico tra microonde e infrarossi, queste frequenze più elevate possono trasportare enormi quantità di dati, rendendole ideali, in futuro, per le applicazioni ad alta intensità di dati.
Ranjan Singh ha affermato:
«Il nostro chip prende un segnale terahertz da una singola sorgente e lo divide in 54 segnali più piccoli, che vengono poi guidati attraverso 184 minuscoli canali con 134 curve strette. Ogni raggio può trasmettere e ricevere dati a velocità da 40 a 72 gigabit il secondo, molte volte più veloce delle attuali reti 5G».
Beamformer nelle reti wireless
Le onde terahertz hanno una portata più breve rispetto ai segnali a bassa frequenza, utilizzati nelle reti 4G e 5G. I beamformer terahertz affrontano questa sfida, indirizzando con precisione i segnali ad alta frequenza, per garantire che raggiungano la loro destinazione senza perdite o degradazioni.
I beamformer sono essenziali per la prossima generazione di comunicazioni wireless, a differenza delle antenne tradizionali che trasmettono segnali in modo indiscriminato, i beamformer concentrano i segnali in direzioni specifiche, aumentando sia l’efficienza sia l’affidabilità. Il nuovo chip garantisce che tali fasci forniscano copertura in tutte le direzioni.
È un metodo mirato, non solo estende la portata del segnale, ma ne migliora anche la qualità, persino su lunghe distanze. I beamformer, man mano che il mondo aggiunge miliardi di dispositivi connessi, probabilmente saranno cruciali nella gestione di connessioni stabili riducendo le interferenze.
Un futuro con beamforming terahertz
Il potenziale impatto dei chip beamforming terahertz sulla vita di tutti i giorni è profondo, ad esempio, questi chip potrebbero rendere possibile scaricare un film 4K ad altissima definizione in pochi secondi, rispetto agli 11 minuti necessari con il Wi-Fi odierno. Inoltre, potrebbero supportare esperienze immersive di realtà virtuale e aumentata senza alcun ritardo.
Oltre all’intrattenimento, questi chip potrebbero rendere realtà la comunicazione olografica in tempo reale, in cui le persone appaiono come ologrammi realistici. Le città intelligenti potrebbero usare questa tecnologia per coordinare senza soluzione di continuità i sistemi di traffico e le risposte alle emergenze, mentre l’assistenza sanitaria potrebbe trarre vantaggio da interventi chirurgici a distanza in cui i dottori controllano strumenti robotici da remoto.
Il chip beamforming terahertz rappresenta un importante passo avanti verso comunicazioni wireless più veloci e affidabili, superando le sfide della trasmissione del segnale ad alta frequenza.
