Ez az új chip megreformálja a GPS-t, a radarokat és az internetezést

Az új chip képes zökkenőmentesen mikrohullámokká alakítani a fényt, és ezzel valóban minden olyan technológiát feljavíthat, ami nagy pontosságú időmérésre és kommunikációra támaszkodik. Ezt az „időzítési jitter”, azaz a mikrohullámú jelek időzítésében bekövetkező apró, véletlenszerű változások csökkentésével éri el. A „fotonikus chip-alapú alacsony zajszintű mikrohullámú oszcillátor” (vagyis rezgéskeltő áramkör, ami egyenáramú energiát felhasználva hoz létre stabil, periodikus elektromágneses rezgést) megoldja a jelek időzítésében ma jelenlévő ingadozásokat. A rezgések ütemét egész pontosan 15 femtoszekundumra (a másodperc egy kvadrilliomod részére) sikerült zsugorítani – állítja a Nature-ben közölt tanulmány.

A NIST tudósai szerint az új technológia jelentős előrelépés a hagyományos mikrohullámú forrásokhoz képest: növeli a jelek stabilitását és pontosságát, ami javítja például a radarok érzékenységét, az analóg-digitális átalakítók pontosságát, és tisztább csillagászati képeket eredményez, de ezek csak a tudományos jelentőségű felhasználási területek. A chip nagyon komoly jelentőséggel bírhat a hétköznapi életben is, pláne azért, mert nagyon kompakt.

Normál esetben egy asztal méretű rendszer kellene a hasonló teljesítmény eléréséhez, de a NIST laborjában sikerült memóriakártya méretű chipbe zsúfolni a technológiát. Az időzítési jitter csökkentésével és a chip miniatürizálásával a csapata csökkentette az energiafelhasználást is, magyarán még alkalmasabbá tette a mindennapi eszközökben történő használatra.

A NIST chipjéhez szükséges alkatrészek jelenleg a chipen kívül helyezkednek el – de csak addig, amíg tesztelik a hatékonyságukat. A kutatók most azt szeretnék, hogy az összes különböző alkatrészt is – köztük a lézereket, modulátorokat, detektorokat és optikai erősítőket – ugyancsak egyetlen chipben egyesítsék. Ez még tovább csökkenteni a megoldás méretet és az energiafelhasználást, lehetővé téve, hogy a rendszert kisméretű eszközökbe építsék be, jelentősebb képzettség vagy energiabefektetés igénye nélkül.

„A kutatás nagy része arról szól, hogyan használjuk ki az optikai jelek előnyeit azáltal, hogy az alkatrészek méretét csökkentjük, és mindent hozzáférhetőbbé teszünk – mutatott rá Frank Quinlan, az intézet fizikusa. – A cél az, hogy mindezek az alkatrészek hatékonyan működjenek együtt egyetlen platformon, ami nagymértékben csökkentené a jelveszteséget, és megszüntetné az extra technológia szükségességét. A projekt első fázisa az volt, hogy megmutassuk: ezek az egyes darabok hogyan működnek együtt. A második fázis a chipen való összeszerelésük lesz.”

Gábor János

Főoldali kép: NIST