Investigadores en Alemania han probado una nueva forma de transferencia de datos de alta velocidad que podría aumentar la velocidad de conexión en cinco veces o más. La luz láser sigue siendo portadora de información en esta tecnología prototipo, pero los ceros y unos están codificados de acuerdo con la polarización oscilante en el haz de luz en lugar de su intensidad.
La nueva tecnología también funciona a temperatura ambiente y consume menos energía que el método de intensidad, en el que "1" estaría representado por una ráfaga de láser brillante y "0" es una ráfaga tenue o ningún pulso de láser.
Método de polarización por láser
Por el contrario, la transmisión de datos a través de la polarización láser implicaría la codificación de un "1" como una ráfaga de luz polarizada circular girando hacia la izquierda, mientras que un "0" sería una ráfaga de polarización circular hacia la derecha.
El método de polarización por láser, si se pudiera escalar más allá del laboratorio, brindaría un alivio enorme a los centros de datos y las granjas de servidores, cuyas interconexiones de alta velocidad producen un calor residual sustancial que requiere refrigeración adicional.
Según los cálculos de los investigadores, el método de transferencia de datos basado en polarización puede alcanzar los 240 gigabits por segundo, pero aun así genera solo alrededor del 7 por ciento de calor que una conexión tradicional que funciona a 25 gigabits por segundo.
"Normalmente, el rendimiento es más rápido si se bombea el láser con más fuerza, lo que automáticamente significa que se consume mucha energía y se produce mucho calor", dice Nils Gerhardt, director de fotónica y tecnología de terahertz en la Universidad Ruhr de Bochum en Alemania. "Lo que en realidad es un gran problema para las granjas de servidores de hoy. Pero el ancho de banda en nuestro concepto no depende del consumo de energía. Tenemos el mismo ancho de banda incluso a corrientes bajas".
El grupo de Gerhardt, que publicó su trabajo este mes en la revista Nature (después de publicar un borrador anterior en el servidor de preimpresión arXiv), hasta ahora solo ha desarrollado un sistema de prueba de concepto en su laboratorio. La tecnología actual también tiene una larga historia de fondo. Desde 1997, los investigadores han estado estudiando la conexión entre el giro de electrones en ciertos láseres semiconductores y la polarización de su luz láser.
Sin embargo, solo en los últimos años las tecnologías han convergido para ofrecer velocidades de transferencia de datos que superan las velocidades más rápidas proporcionadas por un láser basado en la intensidad.
En 2016, por ejemplo, el grupo de Gerhardt publicó los resultados de una versión anterior de su tecnología que logró una modulación de polarización de 44 GHz, lo que podría traducirse en velocidades de transferencia de datos de 44 gigabits por segundo. Esto está cerca del límite de velocidad conocido de las tecnologías de intensidad de luz de la generación actual (estimada entre 40 y 50 gigabits por segundo).
Por otro lado, todavía no hay que descartar los métodos tradicionales. Puede haber otras formas para que las transmisiones de datos basadas en la intensidad de la luz compitan en el reino de los cientos de gigabits por segundo. Pero como señalan Gerhardt y sus coautores, incluso tecnologías exóticas como "diodos láser semiconductores con bloqueo de modo" y "láseres cuánticos en cascada" aún no han demostrado una transferencia de datos láser basada en la intensidad muy por encima del umbral de 100 gigabits.
En contraste, el grupo de Gerhardt estima que 240 gigabits por segundo solo puede ser un escalón para velocidades de transferencia de datos aún más altas. Por ejemplo, su artículo analiza los láseres semiconductores basados en arseniuro de galio que, en teoría, podrían alcanzar velocidades de transferencia de datos de polarización que superen los 500 gigabits por segundo.
Por supuesto, el siguiente paso importante es demostrar que esta tecnología podría funcionar realmente en el mundo real y no solo en el laboratorio.
"Cada nueva granja de servidores colocada por Google o Facebook o Amazon debe tener un mayor ancho de banda con menos consumo de energía", dice Gerhardt. "Y, en particular, la velocidad de la interconexión es un factor limitante en este momento".
Según él, la tecnología que está evaluando el grupo de Gerhardt sería más adecuada para la interconexión de nodos en un centro de datos o en una granja de servidores que, por ejemplo, actuar como una red troncal de Internet, que requiere tecnologías más probadas por el tiempo que puedan ejecutarse de manera confiable a grandes volúmenes.
Un largo camino por delante
Tal como están las cosas, todavía están intentando descubrir cómo modular la polarización circular de un lado a otro a altas velocidades con una alta confiabilidad y repetibilidad. (En este momento, logran parte de su ingeniosa modulación de polarización de alta velocidad doblando físicamente la placa de circuitos sin romperla. Lo que es más un truco de laboratorio que una técnica de fabricación para hardware de misión crítica en un centro de datos).
"En este momento, este es un concepto", dice Gerhardt. “Todavía tenemos mucha investigación antes de poder fabricar un dispositivo que se pueda comprar de la estantería. Muchos retos por recorrer".
Fuente: spectrum.ieee.org