Um grupo internacional de pesquisadores da Technical University of Denmark (DTU) e da Chalmers University of Technology em Gotemburgo, Suécia, alcançaram velocidades vertiginosas de transmissão de dados e são os primeiros no mundo a transmitir mais de 1 petabit por segundo (Pbit/s) usando apenas um único laser e um único chip óptico.

1 petabit corresponde a 1 milhão de gigabits.

No experimento, os pesquisadores conseguiram transmitir 1,8 Pbit/s, o que corresponde ao dobro do tráfego global da Internet. E transportado apenas pela luz de uma fonte óptica. A fonte de luz é um chip óptico personalizado, que pode usar a luz de um único laser infravermelho para criar um espectro de arco-íris de muitas cores, ou seja, muitas frequências. Assim, uma frequência (cor) de um único laser pode ser multiplicada em centenas de frequências (cores) em um único chip.

Todas as cores são fixadas a uma distância de frequência específica umas das outras - assim como os dentes de um pente - e é por isso que é chamado de pente de frequência. Cada cor (ou frequência) pode então ser isolada e usada para imprimir dados. As frequências podem então ser reagrupadas e enviadas por uma fibra óptica, transmitindo assim os dados. Mesmo um enorme volume de dados, como os pesquisadores descobriram.

A demonstração experimental mostrou que um único chip poderia facilmente transportar 1,8 Pbit/s, o que – com equipamentos comerciais de última geração – exigiria mais de 1.000 lasers.

Victor Torres Company, professor da Chalmers University of Technology, é o chefe do grupo de pesquisa que desenvolveu e fabricou o chip.

"O que é especial sobre este chip é que ele produz um pente de frequência com características ideais para comunicações de fibra óptica - tem alta potência óptica e cobre uma ampla largura de banda dentro da região espectral que é interessante para comunicações ópticas avançadas", diz Victor Torres Company .

Curiosamente, o chip não foi otimizado para esta aplicação específica.

"Na verdade, alguns dos parâmetros característicos foram alcançados por coincidência e não por projeto", diz Victor Torres Company. "No entanto, com os esforços da minha equipe, agora somos capazes de fazer engenharia reversa do processo e obter micropentes de alta reprodutibilidade para aplicações específicas em telecomunicações."

Além disso, os pesquisadores criaram um modelo computacional para examinar teoricamente o potencial fundamental da transmissão de dados com um único chip idêntico ao usado no experimento. Os cálculos mostraram um enorme potencial para escalar a solução.

O professor Leif Katsuo Oxenløwe, chefe do Centro de Excelência para Fotônica de Silício para Comunicações Ópticas (SPOC) da DTU, diz:

"Nossos cálculos mostram que - com um único chip fabricado pela Chalmers University of Technology e um único laser - poderemos transmitir até 100 Pbit/s. A razão para isso é que nossa solução é escalável - tanto em termos de criar muitas frequências e em termos de dividir o pente de frequência em muitas cópias espaciais e depois amplificá-las opticamente e usá-las como fontes paralelas com as quais podemos transmitir dados. Embora as cópias em pente devam ser amplificadas, não perdemos as qualidades do comb, que utilizamos para transmissão de dados espectralmente eficiente ."

Embalar luz com dados é conhecido como modulação. Aqui, as propriedades de onda da luz são utilizadas, tais como:

Amplitude (a altura/força das ondas)

Fase (o "ritmo" das ondas, onde é possível fazer um deslocamento para que uma onda chegue um pouco antes ou um pouco depois do esperado)

Polarização (as direções em que as ondas se espalham).

Ao alterar essas propriedades, você cria sinais. Os sinais podem ser traduzidos em uns ou zeros - e, portanto, utilizados como sinais de dados.

A solução dos pesquisadores é um bom presságio para o futuro consumo de energia da Internet.

"Em outras palavras, nossa solução oferece um potencial para substituir centenas de milhares de lasers localizados em hubs de Internet e data centers, que consomem energia e geram calor. Temos a oportunidade de contribuir para alcançar uma Internet que deixe um clima menor pegada", diz Leif Katsuo Oxenløwe.

Embora os pesquisadores tenham quebrado a barreira do petabit para uma única fonte de laser e um único chip em sua demonstração, ainda há algum trabalho de desenvolvimento pela frente antes que a solução possa ser implementada em nossos sistemas de comunicação atuais, de acordo com Leif Katsuo Oxenløwe.

"Em todo o mundo, está sendo feito um trabalho para integrar a fonte de laser no chip óptico, e estamos trabalhando nisso também. Quanto mais componentes pudermos integrar no chip, mais eficiente será todo o transmissor, ou seja, , laser, chip de criação de pentes, moduladores de dados e quaisquer elementos amplificadores. Será um transmissor óptico de sinais de dados extremamente eficiente", diz Leif Katsuo Oxenløwe.

A pesquisa é publicada na Nature Photonics .