Chip di silicio migliora le comunicazioni 6G

Un gruppo di ricercatori ha sviluppato un nuovo multiplexer di polarizzazione, potenziando le capacità delle comunicazioni 6G

Le comunicazioni terahertz rappresentano la prossima frontiera della tecnologia wireless, promettendo velocità di trasmissione dati di gran lunga superiori a quelle dei sistemi attuali.

Operando a frequenze terahertz, questi sistemi possono supportare una larghezza di banda senza precedenti, consentendo comunicazioni wireless ultraveloci e trasferimento dati. Tuttavia, una delle sfide significative nelle comunicazioni terahertz è la gestione e l'utilizzo efficaci dello spettro disponibile.

Un articolo, pubblicato su Laser & Photonics Reviews (1), descrive la creazione del primo (de)multiplexer di polarizzazione terahertz integrato a banda ultra larga implementato su una base di silicio senza substrato, che è stato testato con successo nella banda J sub-terahertz (220-330 GHz) per le comunicazioni 6G e oltre.

Il professor Withawat Withayachumnankul (2) della Facoltà di Ingegneria elettrica e meccanica dell'University of Adelaide ha guidato il team, che comprende anche l'ex dottorando del medesimo ateneo, il dottor Weijie Gao, ora ricercatore post-dottorato che lavora insieme al professor Masayuki Fujita (3) presso l'Osaka University.

Il dottor Withawat Withayachumnankul racconta: «Il nostro multiplexer di polarizzazione proposto consentirà la trasmissione simultanea di più flussi di dati sulla stessa banda di frequenza, raddoppiando di fatto la capacità dei dati. Questa ampia larghezza di banda relativa è un record per qualsiasi multiplexer integrato trovato in qualsiasi intervallo di frequenza. Se fosse scalata alla frequenza centrale delle bande di comunicazione ottica, tale larghezza di banda potrebbe coprire tutte le bande di comunicazione ottica».

Un multiplexer consente a più segnali di ingresso di condividere un dispositivo o una risorsa, ad esempio i dati di più chiamate telefoniche trasportati su un unico cavo.

Il nuovo dispositivo sviluppato dal team può raddoppiare la capacità di comunicazione con la stessa larghezza di banda e con una perdita di dati inferiore rispetto ai dispositivi esistenti. È realizzato utilizzando processi di fabbricazione standard che consentono una produzione su larga scala conveniente.

Il dottor Weijie Gao (4) dice: «Questa innovazione non solo migliora l'efficienza dei sistemi di comunicazione terahertz, ma apre anche la strada a reti wireless ad alta velocità più robuste e affidabili. Di conseguenza, il multiplexer di polarizzazione è un elemento chiave per realizzare il pieno potenziale delle comunicazioni terahertz, promuovendo progressi in vari campi come lo streaming video ad alta definizione, la realtà aumentata e le reti mobili di nuova generazione come 6G».

Le sfide rivoluzionarie affrontate nel lavoro del team migliorano significativamente la praticità delle tecnologie terahertz basate sulla fotonica.

Il professor Masayuki Fujita, coautore del documento, sostiene: «Superando le principali barriere tecniche, questa innovazione è destinata a catalizzare un'ondata di interesse e attività di ricerca nel settore. Prevediamo che entro i prossimi uno o due anni i ricercatori inizieranno a esplorare nuove applicazioni e a perfezionare la tecnologia».

Nel corso dei prossimi tre-cinque anni, il team prevede di assistere a significativi progressi nelle comunicazioni ad alta velocità, che porteranno a prototipi commerciali e prodotti in fase iniziale.

«Entro un decennio, prevediamo l'adozione e l'integrazione su larga scala di queste tecnologie terahertz in vari settori, rivoluzionando campi come le telecomunicazioni, l'imaging, il radar e l'Internet delle cose», ha affermato il professor Withayachumnankul.

Questo ultimo multiplexer di polarizzazione può essere integrato senza soluzione di continuità con i precedenti dispositivi di beamforming del team (5) sulla stessa piattaforma per ottenere funzioni di comunicazione avanzate.

Riferimenti:

(1) Ultra-Wideband Terahertz Integrated Polarization Multiplexer

(2) Withawat Withayachumnankul

(3) Masayuki Fujita

(4) Weijie Gao

(5) Terahertz Engineering Laboratory - Publications

Descrizione foto: Schema operativo del proposto (de)multiplexer di polarizzazione integrato terahertz interamente in silicio. - Credit: Weijie Gao / Università di Osaka.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Silicon chip propels 6G communications forward