Optischer Durchbruch, der das Internet 100X schneller macht, kann das Web retten

Dank der Magie des Breitbandverkehrs dauert das Laden einer einzelnen Webseite nicht länger als 45 Sekunden. Aber ein neuer Durchbruch bei der Optik von Forschern der RMIT University hat das Potenzial, dass sich Videos in der Warteschlange auf WLAN anfühlen, als würden Sie Farbe trocken sehen. Noch wichtiger ist, dass die Erfinder sagen, dass diese Verbesserung einfach über die vorhandene Internetinfrastruktur implementiert werden kann.

In der neuen Zeitung am Dienstag veröffentlicht Nature Communications Forscher enthüllten das weltweit erste nanophotonische Gerät zur Kodierung und Verarbeitung von Daten. Das Gerät baut auf früheren Arbeiten der Forschungsgruppe „Twisted Light“ auf, um die Datenkapazität der Glasfaserkabel zu erhöhen, die heute Industriestandard sind. Ihre jüngste Erfindung bringt uns einen Schritt näher an der Schaffung eines ultraschnellen Internets, das nicht die gesamte Glasfaserinfrastruktur im Meeresboden vollständig auf den neuesten Stand bringen muss.

Wie Twisted Light ein Game Changer ist

Wo das Forschungslabor für künstliche Intelligenz von Nanophotonics (LAIN) des RMIT die Geschwindigkeit des Internets im Internet verändert, ist die verfügbare Bandbreite für das Senden von Informationen. Während Breitband das sichtbare Farbspektrum nutzt, zeigt eine Arbeit aus dem Jahr 2016, wie die Gruppe Licht nutzte, das wir nicht sehen können, indem sie ihre Rotation oder den Orbital-Drehimpuls (OAM) verändert, um so genanntes verdrehtes Licht zu erzeugen.

"Was wir bisher geschafft haben, ist die präzise Übertragung von Daten mit Licht bei höchster Kapazität, so dass wir unsere Bandbreite massiv vergrößern können", sagt Co-Autor Dr. Haoran Ren in einer Erklärung.

Aber was hoch geht, muss auch runterkommen. Wenn das Team also Informationen in verdrehtes Licht übersetzt, müssen sie diese auch entschlüsseln, wo sich ihre neueste Erfindung befindet.

„Um dies früher zu tun, wäre eine Maschine in der Größe eines Tisches erforderlich, was für die Telekommunikation völlig unpraktisch ist“, sagt Ren. "Durch die Verwendung ultradünner topologischer Nanoblätter, die einen Bruchteil eines Millimeters messen, ist unsere Erfindung besser geeignet und passt an das Ende einer optischen Faser."

Der aktuelle Stand des Internets

Dies kommt zu einem entscheidenden Moment. Über 99 Prozent aller Daten durchlaufen die über 1.100 km (700.000 Meilen) von Kabeln, die unter Wasser vergraben sind. Zu diesem Zeitpunkt tragen die Glasfaserkabel weniger als ein Zehntel der Dicke eines menschlichen Haares durch Lichtimpulse, die in mit Kunststoff umhüllten Glasfasern herumprallen. Diese Methode hat uns ziemlich gut getan, aber unser unersättlicher Appetit an Rechenleistung erinnert uns daran, dass auch die Technik mithalten muss.

„Die heutige optische Kommunikation ist auf dem Weg zu einer„ Kapazitätskrise “, da sie den ständig steigenden Anforderungen von Big Data nicht gerecht werden kann“, sagt Ren.

Das Rennen um Ren's Kapazitätskrise wird heißer. Die Pro-Kopf-Nutzung pro Monat des Internetverkehrs hat sich von 19 GB im Jahr 2009 auf 109 im Jahr 2016 vervielfacht. Bis 2021 prognostiziert US Telecom, dass sich die Nutzung für US-Nutzer auf 264 GB mindestens verdoppeln wird. Das ist zum großen Teil auf den Anstieg des Videostreaming zurückzuführen, da Netflix etwa 1 GB pro Stunde für Standardvideos benötigt - aber eine breitere Verbreitung von VR, AR, immersiven Spielen oder Technologien, die noch nicht einmal erfunden wurden, könnte die Kapazität erhöhen Crunch noch mehr.

Kurz gesagt, die Forschung des Teams hat nicht nur die Technologie für das superschnelle Internet erfunden, sondern auch das Gerät, das erforderlich ist, um noch anspruchsvollere aufstrebende Technologien zu implementieren und sie der breiten Masse zur Verfügung zu stellen.

"Sie passt in die Größenordnung der bestehenden Glasfasertechnologie und könnte dazu verwendet werden, um die Bandbreite oder möglicherweise die Verarbeitungsgeschwindigkeit dieser Glasfaser innerhalb der nächsten Jahre um das 100-fache zu erhöhen", sagt Professor Min Gu, der LAIN-Direktor und Associate Deputy Vizekanzler für Forschung, Innovation und Entrepreneurship am RMIT. "Diese einfache Skalierbarkeit und die enormen Auswirkungen auf die Telekommunikation sind das, was so spannend ist."