Comunicațiile prin fibră optică se transformă: cercetătorii au făcut pasul către un alt fel de internet
Cercetătorii de la CRANN și de la Școala de Fizică Trinity au descoperit că un nou material poate acționa drept comutator magnetic ultrarapid.
Când este lovit de impulsuri laser ultrascurte succesive, acesta prezintă “comutare prin balansare” care ar putea crește capacitatea rețelei globale de cabluri cu fibră optică.
Capacitatea internetului poate fi extinsă
Comutarea între două stări – 0 și 1 – este baza tehnologiei digitale și coloana vertebrală a internetului. Marea majoritate a tuturor datelor pe care le descărcăm sunt stocate magnetic în centre de date imense din întreaga lume, legate de o rețea de fibre optice.
Obstacolele pentru progresul în ceea ce privește internetul sunt în număr de trei: consumul de viteză și consumul de energie al comutatoarelor semiconductoare sau magnetice care procesează și stochează datele noastre și capacitatea rețelei de fibră optică de a le gestiona.
Noua descoperire a comutării ultrarapide prin balansare, utilizând lumina laser pe filmele asemănătoare oglinzilor unui aliaj de mangan, ruteniu și galiu cunoscut sub numele de MRG ar putea trece peste toate cele trei probleme.
Nu numai că lumina oferă un mare avantaj când vine vorba de viteză, dar comutatoarelor magnetice nu au nevoie de energie pentru a-și menține starea. Mai important, acestea oferă acum perspectiva gestionării a de zece ori mai multe date, prin multiplexare domeniu-timp a fibrei optice existente.
Ce presupune comutarea magnetică?
Lucrând în laboratorul de fotonică de la CRANN, centrul de cercetare în domeniul nanoștiinței Trinity, dr. Chandrima Banerjee și dr. Jean Besbas au folosit impulsuri laser ultrarapide care durează doar o sută de femtosecunde (a 10.000 miliarde parte dintr-o secundă) pentru a comuta magnetizarea filmelor subțiri de MRG înainte și înapoi.
Direcția magnetizării poate indica fie în interiorul, fie în afara filmului, iar fiecare puls laser succesiv schimbă brusc direcția. Se consideră că fiecare impuls încălzește pe moment electronii în MRG cu aproximativ 1.000 de grade, ceea ce duce la o schimbare a sensului de magnetizare.
Dr. Karsten Rode, Senior Research Fellow în cadrul “Magnetism and Spin Electronics Group” din Școala de Fizică Trinity, sugerează că descoperirea marchează doar începutul unei noi direcții interesante de cercetare.
“Avem o mulțime de muncă de făcut pentru a înțelege pe deplin comportamentul atomilor și electronilor într-un solid care este departe de echilibru pe o scală de timp de femtosecundă.
În special, cum se poate schimba magnetismul atât de repede în timp ce ascultăm de principiile fundamentale ale fizicii care spun că impulsul unghiular trebuie conservat?
În spiritul echipei noastre de spintronică, acum vom aduna date din noi experimente cu laser pulsat pe MRG și alte materiale, pentru a înțelege mai bine aceste dinamici.
Planificăm experimente cu impulsuri electronice ultrarapide pentru a testa ipoteza că originea comutării prin balansare este pur termică”, a declarat dr. Rode.
În decursul anului următor, dr. Chandrima își va continua activitatea la Universitatea din Haifa, Israel, cu un grup care poate genera impulsuri laser chiar mai scurte. Cercetătorii Trinity, conduși de Karsten, planifică un nou proiect comun cu colaboratori din Olanda, Franța, Norvegia și Elveția, care vizează dovedirea conceptului de multiplexare ultrarapidă, în timp, a canalelor de fibră optică.