Швейцарцы показали замену подводным интернет-кабеля — лазер со скоростью до 1 Тбит/с на канал
Лазерный мост через Альпы: швейцарские физики доказали, что 1 Тбит/с по воздуху — реальность, и это меняет правила игры для глобального интернета. Ученые из ETH Zurich впервые продемонстрировали стабильную передачу данных со скоростью более 1 терабита в секунду на расстояние 53 километра через плотные слои атмосферы. Если технология будет масштабирована, человечество сможет отказаться от прокладки трансатлантических кабелей, заменив их лазерными каналами связи с орбитальных спутников.
Эксперимент, который проверил турбулентность на прочность
Основная проблема любой наземной оптической связи — атмосфера. В отличие от космоса, где лазерные лучи распространяются без помех, на Земле воздушные потоки и перепады температуры искажают сигнал. Чтобы проверить, способна ли их система работать в таких жестких условиях, команда профессора Юрга Лейтхольда выбрала нестандартный полигон. Передатчик установили в Цюрихе, а приемник — на горном перевале Юнгфрауйох в Швейцарских Альпах. Расстояние между точками составило 53 км, а сигнал проходил через все слои тропосферы, где турбулентность максимальна.
Как чип с 97 зеркалами спасает данные от искажений
Секрет рекорда кроется в модуляции сигнала и активной коррекции. Вместо простого включения-выключения лазера ученые используют метод квадратурной амплитудной модуляции (64-QAM). Это позволяет кодировать сразу 64 различных состояния в одном символе, радикально увеличивая пропускную способность. Однако такие сложные формы волны крайне чувствительны к помехам. Для борьбы с атмосферными искажениями был создан микроэлектромеханический чип (MEMS), оснащенный 97 микроскопическими зеркалами. Этот адаптивный корректор способен изменять положение зеркал с частотой 1500 раз в секунду, компенсируя фазовые ошибки и восстанавливая целостность лазерного луча.
Показательно, что в текущем эксперименте использовался всего один лазерный канал с одной длиной волны. Однако архитектура системы предполагает масштабирование до 40 параллельных каналов. При текущей скорости около 1 Тбит/с на канал суммарная пропускная способность такой установки может достигать десятков терабит в секунду. Это прямой вызов волоконно-оптическим линиям связи, которые сегодня являются основой интернет-магистралей.
Спутниковый интернет нового поколения
Современные спутниковые системы, включая проекты Starlink, OneWeb и Project Kuiper, полагаются на микроволновый диапазон. Их главное ограничение — физика: радиоволны не могут конкурировать с лазером по плотности передаваемой информации. Однако прямой сброс данных со спутника на Землю через атмосферу — задача, которую ETH Zurich только решила. Результаты эксперимента доказывают, что лазерная связь способна пробить атмосферу без потери качества, что открывает дорогу к созданию гибридных космических сетей. В таких сетях спутники будут обмениваться данными между собой через вакуум (что уже реализовано у Starlink), а на Землю передавать трафик через мощные лазерные терминалы, подобные протестированному в Альпах.
Ранее основным препятствием для внедрения подобных технологий считалась именно атмосферная турбулентность. Проект Horizon 2020, в рамках которого проводилось исследование, выделил 80 миллиардов евро на поиск решений для таких критических инфраструктурных задач. Команда Лейтхольда не только подтвердила теоретическую возможность, но и создала прототип корректирующего чипа, который можно интегрировать в коммерческие системы. Следующим шагом, по словам исследователей, станет разработка более эффективных формул модуляции, что позволит еще сильнее нарастить скорость и дальность передачи.
