Un chip fotonico nel futuro di internet: connessioni veloci per far decollare il 5G

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Un chip fotonico nel futuro di internet: connessioni veloci per far decollare il 5G

Tutto il traffico internet che in un secondo transita l’intera rete dorsale, è stato trasmesso nello stesso arco di tempo con un solo chip. È successo nei laboratori di un team di ricercatori scandinavo ed è un record mondiale di velocità. Al di là del primato – 1,84 petabyte al secondo – questo traguardo raggiunto dalla ricerca apre a orizzonti interessanti anche per le aziende. A far ben sperare la semplicità e la reperibilità degli strumenti impiegati. 

17 Nov 2022

di Marta Abba'

Un nuovo record mondiale di velocità è stato raggiunto le scorse settimane. Con un solo chip alimentato a laser si è riusciti in un secondo a trasmettere quasi il doppio dei dati che Internet solitamente fa transitare utilizzando un cavo in fibra ottica. Questo nuovo risultato fa sperare nella possibilità, in futuro, di creare singoli chip semplici ma altamente performanti, a banda larga ma basso consumo energetico.

Siamo ancora ai primi passi, ora, ma quello compiàuto dal team di ricercatori della Technical University of Denmark e della Chalmers University of Technology (Svezia) presenta una performance che fa sbilanciare anche i più prudenti: circa 1,84 petabyte al secondo.

In passato erano già state raggiunte velocità di trasferimento elevate, fino a 10,66 petabyte al secondo, ma con l’impiego di apparecchiature ingombranti e difficilmente immaginabili all’interno di moderni sistemi informativi.

Pacchetti di dati colorati: il segreto dietro al record mondiale di velocità

Il record, “celebrato” con un articolo su Nature, si può tradurre in esempi che permettono a una più ampia platea di coglierne l’importanza. Per raggiungere le prestazioni dichiarate dai ricercatori normalmente sarebbero necessari più di 1.000 laser. La larghezza di banda ottenuta basta per scaricare 230 milioni di fotografie in un secondo. Il traffico transitato in questo lasso di tempo dal chip scandinavo è superiore a quello che attraversa l’intera rete dorsale di Internet.

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Ciò che rende però davvero significativo e rivoluzionario questo record, e non un semplice esercizio di stile, è l’aspetto “dimensionale”. L’aver raggiunto infatti una simile performance utilizzando un solo chip fa sì che, non solo il mondo della ricerca, ma anche quello dell’industria, tenga le antenne alzate sugli sviluppi scientifici nell’immediato futuro. Secondo il team, infatti, se il dispositivo fosse costruito con le dimensioni di un piccolo server, potrebbe trasmettere una quantità di dati pari a quella di 8251 dispositivi delle dimensioni di una scatola di fiammiferi.

La tecnologia dietro a tale risultato è sorprendentemente semplice. Grazie all’utilizzo di un chip fotonico, il flusso di dati è stato diviso in migliaia di canali separati per poi trasmetterli tutti insieme per 7,9 km. Inizialmente si sono ottenute 37 sezioni di flusso che, una per una, sono state inviate lungo nuclei separati del cavo in fibra ottica. Ciascuno di essi è stato poi suddiviso in 223 pacchetti di dati “attribuiti” a singole fette dello spettro elettromagnetico, per andare a formare un “pettine di frequenza“.

I picchi di luce equidistanti che compaiono nello spettro permettono di trasmettere dati di colori diversi contemporaneamente, senza interferire l’uno con l’altro. Questo si traduce in un considerevole aumento della capacità di ogni nucleo e quindi della velocità di trasmissione, ma un minore dispendio di energia.

Più banda, più potenza, meno energia al servizio del 5G del futuro

Il design semplice del chip impiegato e la facile reperibilità del cavo in fibra ottica associato, fanno ipotizzare che anche le aziende potranno applicare questo metodo per trasmettere dati, in futuro. Non in quello più immediato, però: potrebbero volerci anni prima che diventi di uso comune.

I vantaggi che me deriverebbero fanno pensare che valga la pena sperare e attendere. Questo chip alimentato a laser potrebbe significare infatti velocità di banda larga più elevate per i consumatori, computer ad alta potenza che rivaleggiano con quelli della NASA e un Internet decisamente meno energivoro.

Questo ultimo aspetto è oggi particolarmente delicato, sia dal punto di vista ambientale che economico, considerando che Internet rappresenta circa il 10% del consumo globale di elettricità e che questa percentuale è in crescita. C’è l’urgenza di tecnologie innovative per minimizzare l’energia richiesta dalla rete, ma è essenziale valutarne la reale applicabilità nel contesto attuale. Quella promessa dai laboratori scandinavi molto probabilmente non porterà alla sostituzione dei cavi sottomarini in fibra ottica che alimentano Internet. È molto più credibile l’ipotesi che verrà utilizzata per realizzare reti 5G locali, a distanza ridotta. Non si tratta di un’applicazione di ripiego: proprio su questi network viaggeranno sempre più dati e saranno dati “nuovi” e preziosi come quelli collegati all’uso di veicoli autonomi, alle smart city e alle applicazioni industriali IoT più all’avanguardia.

Marta Abba'

Giornalista

Laureata in Fisica e giornalista, per scrivere di tecnologia, ambiente e innovazione, applica il metodo scientifico. Dopo una gavetta realizzata spaziando tra cronaca politica e nera, si è appassionata alle startup realizzando uno speciale mensile per una agenzia di stampa. Da questa esperienza è passata a occuparsi di tematiche legate a innovazione, sostenibilità, nuove tecnologie e fintech con la stessa appassionata e genuina curiosità con cui, nei laboratori universitari, ha affrontato gli esperimenti scientifici.

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