Der weltweit schnellste Datenübertragungsgeschwindigkeitsrekord ist mal wieder kaputtDies ebnet den Weg für eine immer schnellere Übertragung des gesamten Wissensspeichers der Welt. Das Team, dem dieses Kunststück gelungen ist, besteht aus Forschern der Technischen Universität Dänemark (DTU) und der Technischen Universität Chalmers in Göteborg, Schweden. Ihre neuartige Technik nutzt einen einzelnen Laser und einen einzelnen, speziell entwickelten optischen Chip und ermöglicht Durchsätze in der Größenordnung von 1,8 Pbit/s (Petabit pro Sekunde) – doppelt so viel wie der heutige weltweite Internetverkehr.
Zur Größenordnung: Der gleiche Datenübertragungsrekord wurde bereits im August 2020 mit damals erstaunlichen 178 Tbit/s (Terabit pro Sekunde) gebrochen – genug, um den damals existierenden Netflix-Katalog in kürzerer Zeit herunterzuladen, als man einen einzigen Mississippi zählen könnte. Aber diese Geschwindigkeit beträgt nur etwa 10 % des heute angekündigten maximalen Durchsatzes, was bedeutet, dass wir die Technologie in weniger als drei Jahren um das Zehnfache verbessert haben.
Ein Teil des Geheimrezepts hinter der Platte stammt aus dem proprietären optischen Chip, der den Input eines einzelnen Infrarotlasers nutzen kann, um ein Spektrum aus vielen Farben zu erzeugen. Jede Farbe stellt eine Frequenz dar, die den Zähnen eines Kamms nicht unähnlich ist und perfekt und gleichermaßen voneinander unterscheidbar ist (dies ist genau der Prozess, durch den wir Farben unterscheiden, indem wir die unterschiedlichen Frequenzen der auf uns reflektierten Lichtmaterialien erkennen). Und da diese mehreren Frequenzen perfekt voneinander unterscheidbar sind und jeweils einen separaten Abstand voneinander haben, können diese Informationen über jede dieser Frequenzen (oder Kanäle) übertragen werden. Je mehr Farben/Frequenzen/Kanäle, desto mehr Daten können gesendet werden, was zur Aufstellung des neuen Weltrekords für die Übertragungsgeschwindigkeit von 1,8 Pbit/s führte.
Die heutige optische Technologie würde etwa 1.000 verschiedene Laser erfordern, um die gleiche Menge an Wellenlängen zu erzeugen, die alle diese Informationen übertragen könnten. Das ist an sich schon ein Problem; Jeder zusätzliche Laser erhöht den Energieverbrauch, vervielfacht die Anzahl der Fehlerquellen und erschwert die Verwaltung des Aufbaus.
Victor Torres Company, Professor an der Chalmers University of Technology und Leiter der Forschungsgruppe, die den Chip entwickelt und hergestellt hat, erklärte etwas über die Arbeit des Teams:
„Das Besondere an diesem Chip ist, dass er einen Frequenzkamm mit idealen Eigenschaften für die Glasfaserkommunikation erzeugt – er hat eine hohe optische Leistung und deckt eine große Bandbreite innerhalb des Spektralbereichs ab, der für die fortgeschrittene optische Kommunikation interessant ist“, sagte er.
Interessanterweise bestand der ursprüngliche Entwurfszweck, wie bei vielen anderen wissenschaftlichen „Fehltritten“, nicht darin, den weltweiten Übertragungsdurchsatzrekord zu brechen:
„Tatsächlich wurden einige der charakteristischen Parameter durch Zufall und nicht durch Absicht erreicht“, fügte Victor Torres Company hinzu. „Dank der Bemühungen meines Teams sind wir nun jedoch in der Lage, den Prozess zurückzuentwickeln und mit hoher Reproduzierbarkeit Mikrokämme für Zielanwendungen in der Telekommunikation zu entwickeln.“
Die Forschung hat praktische Anwendungen, die auch aus dem Labor ausgeweitet werden sollten – die Idee besteht nicht darin, dass diese Technologie Schlagzeilen macht und in den Korridoren der Vaporware verbleibt. Laut Professor Leif Katsuo Oxenløwe, Leiter des Centre of Excellence for Silicon Photonics for Optical Communications (SPOC) an der DTU, weist die Technologie ein enormes Potenzial für eine Skalierung auf:
„Unsere Berechnungen zeigen, dass wir mit dem einzigen Chip der Chalmers University of Technology und einem einzigen Laser bis zu 100 Pbit/s übertragen können. Der Grund dafür ist, dass unsere Lösung skalierbar ist – sowohl im Hinblick auf die Erzeugung vieler Frequenzen als auch im Hinblick auf die Aufteilung des Frequenzkamms in viele räumliche Kopien und deren anschließende optische Verstärkung sowie deren Nutzung als parallele Quellen, mit denen wir Daten übertragen können. Obwohl die Kammkopien verstärkt werden müssen, verlieren wir nicht die Qualitäten des Kamms, die wir für eine spektral effiziente Datenübertragung nutzen.“
Es ist überwältigend, über so viele Informationen nachzudenken, dass sie eine 100-Pbit/s-Verbindung belasten könnten – etwa das Hundertfache des Datenverkehrsflusses des heutigen Internets. Aber bauen Sie die Autobahnen, wie sie sagen, und der Verkehr wird kommen.