نوآوری‌ها قرار است ارتباطات بی‌سیم را به ویژه با پیشرفت فناوری ارتباطات به سمت نسل بعدی شبکه‌ها یعنی 6G متحول کنند.

رانجان سینگ(Ranjan Singh) مهندسی است که روی فوتونیک، نحوه تولید و تشخیص نور و سایر امواج الکترومغناطیسی مطالعه می‌کند. وی در این تحقیق همراه با همکارانش یک تراشه « پرتوساز توپولوژیکی سیلیکونی» ساخته است.

واژه «توپولوژیک» به ویژگی‌های فیزیکی در سیلیکون اشاره دارد که به هدایت امواج تراهرتز کمک می‌کند و واژه « پرتوساز» نیز به هدف تراشه اشاره دارد که تشکیل امواج تراهرتز به شکل پرتوهای هدایت ‌شده است.

فرکانس‌های تراهرتز برای فناوری 6G که شرکت‌های مخابراتی قصد دارند آن را در حدود سال ۲۰۳۰ عرضه کنند،‌ بسیار مهم هستند.

امواج تراهرتز با استفاده از بخش نسبتاً اشغال نشده طیف الکترومغناطیسی بین امواج مایکروویو و فروسرخ راه حل ارائه می‌دهند. این فرکانس‌های بالاتر می‌توانند حجم عظیمی از داده را حمل کنند و برای برنامه‌های پرمصرف داده در آینده ایده‌آل باشند.

این تراشه جدید یک سیگنال تراهرتز را از یک منبع دریافت می‌کند و آن را به ۵۴ سیگنال کوچکتر تقسیم می‌کند که سپس از طریق ۱۸۴ کانال کوچک با ۱۳۴ چرخش تیز هدایت می‌شود. هر پرتو می‌تواند داده‌ها را با سرعت ۴۰ تا ۷۲ گیگابیت در ثانیه ارسال و دریافت کند که چندین برابر سریع‌تر از شبکه‌های 5G امروزی است.

این تراشه با کمک هوش مصنوعی طوری طراحی شده است که دارای یک الگوی لانه زنبوری میکروسکوپی خاص باشد تا خطوطی برای امواج تراهرتز ایجاد کند. مجموعه‌ای از کانال‌ها پرتوهای قدرتمند و متمرکزی را ارسال می‌کنند که کل ۳۶۰ درجه اطراف تراشه را پوشش می‌دهد.

این کار اجازه می‌دهد تا تلفن یا دستگاه بی‌سیم دیگر در اطراف روتر وای فای یا سایر دستگاه‌های ارتباطی با استفاده از این تراشه سیگنالی پرسرعت را دریافت کند.

پرتوسازها در شبکه‌های بی‌سیم

امواج تراهرتز در مقایسه با سیگنال‌های فرکانس پایین‌تری که در شبکه‌های 4G و 5G استفاده می‌شوند، برد کمتری دارند. پرتوسازهای تراهرتز این چالش را با هدایت دقیق سیگنال‌های فرکانس بالا برای اطمینان از رسیدن به مقصد بدون تلفات یا تخریب برطرف می‌کنند.

گفتنی است که پرتوسازها برای نسل بعدی ارتباطات بی‌سیم ضروری هستند.

بر خلاف آنتن‌های سنتی که سیگنال‌ها را بدون نظم و ترتیب خاصی پخش می‌کنند، پرتوسازها سیگنال‌ها را در جهت‌های خاص متمرکز می‌کنند و کارایی و قابلیت اطمینان را افزایش می‌دهند. محققان می‌گویند تراشه ما تضمین می‌کند که پرتوها همه جهات را پوشش می‌دهند.

این رویکرد متمرکز نه تنها برد سیگنال را افزایش می‌دهد، بلکه کیفیت آن را حتی در فواصل طولانی نیز بهبود می‌بخشد.

پرتوسازها در مدیریت اتصالات پایدار با کاهش تداخل بسیار مهم هستند، زیرا میلیاردها دستگاه متصل به شکل روزافزون به سیستم ارتباطی دنیا اضافه می‌شود.

آینده‌ای با شکل‌دهی پرتو تراهرتز

تأثیر بالقوه تراشه‌های پرتوساز تراهرتز بر زندگی روزمره عمیق است. برای مثال، این تراشه‌ها می‌توانند دانلود فیلمی با کیفیت فوق‌العاده ۴K را در عرض چند ثانیه در مقایسه با ۱۱ دقیقه از طریق سریع‌ترین وای‌فای امروزی امکان‌پذیر کنند یا از تجربه‌های مجازی و واقعیت افزوده فراگیر بدون هیچ تأخیری پشتیبانی کنند.

فراتر از سرگرمی، آنها می‌توانند ارتباطات هولوگرافیک زنده را به واقعیت تبدیل کنند، جایی که افراد به صورت هولوگرام‌های واقعی ظاهر می‌شوند. همچنین شهرهای هوشمند می‌توانند از این فناوری برای هماهنگی یکپارچه سیستم‌های ترافیکی و واکنش‌های اضطراری استفاده کنند، در حالی که سیستم‌های مراقبت‌های بهداشتی می‌توانند از جراحی‌های از راه دور که در آن پزشکان ابزارهای رباتیک را از دور کنترل می‌کنند، بهره‌مند شوند.

در مجموع، تراشه پرتوساز تراهرتز با غلبه بر چالش‌های انتقال سیگنال با فرکانس بالا، گام مهمی در مسیر ارتباط بی‌سیم سریع‌تر و قابل اعتمادتر است.