A Science Alerten Ranjan Singh az Elektromérnöki Tanszék professzora (Notre Dame Egyetem) írt a fejlesztésről egy cikket. Singh professzor, aki a fotonikára – azaz a fény- és elektromágneses hullámok tanulmányozására – specializálódott mérnök, a kollégáival együtt egy szilícium topológiai sugárformáló chipet fejlesztett ki. A chipet kifejezetten a terahertz hullámok kezelésére tervezték, amelyek az elektromágneses spektrum azon részén helyezkednek el, ahol a mikrohullámok és az infravörös hullámok találkoznak. Ezek a magas frekvenciájú hullámok sokkal nagyobb mennyiségű adat továbbítására képesek, mint a jelenleg használt, egyre telítettebb vezeték nélküli hálózatok.

A szóban forgó chip a terahertzes jelet 54 kisebb sugárnyalábra bontja, amelyek mindegyike 184 csatornán és 134 éles fordulaton halad át. Ezek a nyalábok 40-72 gigabit/másodperc sebességgel képesek adatot továbbítani, ami jóval túlszárnyalja a jelenlegi 5G hálózatok teljesítményét.

A mesterséges intelligencia segítségével a mérnökök speciális mikroszkopikus méhsejt mintázatot terveztek a chiphez, amely a terahertz hullámok számára alakít ki sávokat. Ez a mintázat lehetővé teszi, hogy az egymást követő csatornák erős, fókuszált sugárnyalábokat bocsássanak ki, amelyek 360 fokban lefedik a chip környezetét. Mivel a terahertz hullámok hatótávolsága rövidebb, mint a 4G és 5G hálózatokban használt alacsonyabb frekvenciájú jeleké, a tervezők ezt a kihívást a nagyfrekvenciás jelek precíz irányításával oldották meg, biztosítva, hogy a hullámok veszteség nélkül érjék el a céljukat.

Így tehát a hagyományos antennákkal ellentétben, amelyek minden irányba sugározzák a jeleket, a sugárformáló pontosan fókuszálja azokat, ami nem csak a hatótávolságot növeli, de a hatékonyságot is. Ez az irányított módszer kiváló minőségű és megbízható kommunikációt biztosít még olyan környezetekben is, ahol sok eszköz van jelen.

Ennek a technológiának a lehetséges alkalmazási területei elképesztő jövőt ígérnek: a terahertzes sugárformáló chipek segítségével másodpercek alatt tölthetünk le ultra-nagy felbontású filmeket, zökkenőmentesen élvezhetjük a virtuális valóságot, sőt, akár valós idejű holografikus kommunikációban is részt vehetünk. A szórakoztatóiparon túl, az intelligens városok a közlekedés és a vészhelyzeti reagálások koordinálására is használhatják ezeket a chipeket, míg például az egészségügyben lehetségessé válnak a robotműszerekkel végzett távműtétek.

(Kép: a chip ezen ábráján látható szögek és elágazások kulcsfontosságúak a terahertz hullámok felhasználásában a következő generációs nagysebességű vezeték nélküli kommunikációhoz, forrás:Wenhao Wang/Guillaume Ducournau/Ranjan Singh)