Россия досрочно взялась за разработку 6-го поколения устройств беспроводной связи. На самом деле, работы по разным поколениям таких технологий идут параллельно. Поэтому ученые очень своевременно включились в международную гонку. Смогут ли они догнать и перегнать иностранных коллег, чтобы моментально, по меркам разработки устройств, сменить активно внедряемый сейчас 5G на новый 6G?
Сибирь смотрит в будущее
Специалисты аналитического и технологического исследовательского центра «Высокие технологии и наноструктурированные материалы» физического факультета Новосибирского государственного университета создают образцы оборудования для сетей 6G. Там уже разработали прототип пространственного фазового модулятора. Снаружи он похож на ЖК-дисплей, а внутри содержатся жидкие кристаллы, интегрированные со специальными метаматериалами.
Прибор будет управлять терагерцовыми лучами, передающими информацию. Направление луча должно непрерывно перестраиваться вместе с движением абонента. В текущих системах подобная необходимость отсутствует. Она присуща лишь терагерцовому диапазону, который соответствует длинам волн масштаба миллиметра/cубмиллиметра. Именно из-за этого сигнал передается по узконаправленному лучу.
«На сегодняшний день точные требования к технологии 6G пока не определены, ее стандарты предполагается выработать только к 2030 году, который обозначен как временной рубеж для внедрения первых 6G-систем в мировую практику. Переход к столь высоким частотам беспроводной связи требует проработки концептуально новых подходов, как в плане архитектуры 6G-систем, так и физических принципов их работы и технологической реализации», — рассказывает старший научный сотрудник лаборатории Сергей Кузнецов.
Высокие частоты — сверхвысокая скорость
Технология 6G использует терагерцовые волны, частота волны которых от 100 гигагерц до нескольких терагерц. По словам ученых, переход на этот диапазон излучения позволит минимум в 100 раз увеличить скорость передачи данных относительно ранних версий беспроводной связи, включая 5G. Это обеспечит более высокую пропускную способность и меньшую задержку сигнала. Благодаря 6G появятся возможности для невиданного ранее уровня реализации возможностей ИИ, машинного обучения, реконфигурируемых интеллектуальных поверхностей, приложений расширенной реальности с использованием мобильных голограмм, цифровых двойников и копий.
Для достижения таких высот требуется найти замену кремнию в составе электроники для устройств приема, хранения и передачи информации. Традиционный кремний в терагерцовом диапазоне становится менее прозрачным и теряет необходимые для работы свойства. Новосибирские ученые исследуют возможность замены его на селенид галлия.
«Терагерцовый диапазон — это диапазон будущего, но здесь есть некоторые сложности. В данный момент я занимаюсь поиском таких материалов, которые смогут, пропуская через свою среду свет или электрические заряды, передавать большой объем данных с меньшим количеством помех и обладать большим коэффициентом полезного действия. Например, если кремний будет выдавать в терагерцовом диапазоне 25% эффективности, задача ученых — найти тот, который выдаст хотя бы 90%, а в идеале — все 100», — комментирует свою работу над проектом научный сотрудник лаборатории Олеся Шевченко.
Кузница науки
Работающий над будущим беспроводных сетей научный центр Новосибирского университета занимается исследованиями физики и химии твердого тела и изучением уникальных наносистем и материалов. Основные работы проводятся в части наноэлектроники, нанофотоники и наноматериалов. Ученые разрабатывают новые материалы и технологии для систем солнечной энергии, фотоэлектрических элементов, полупроводников, медоборудования, цифровой экономики и многих других сфер.
Мировой переход на 6G потенциально намечен на 2030 год. Судя по текущим результатам высоки шансы, что Россия придет к финишу наравне с другими странами, или, учитывая высочайший уровень компетенции в таких областях, даже раньше остальных. В целом такие ранние исследования свидетельствуют о том, что в РФ уже сегодня не питают иллюзии относительно того, каким будет мир послезавтра, и заботятся о суверенитете государства уже сегодня. Ещё десятилетия назад такое стратегическое планирование в РФ отсутствовало как явление, но всё меняется, и эти перемены, однозначно, к лучшему.
Читайте также:
Материал создан при поддержке проекта SFERA