محقق ایرانی در سوئیس با اختراع قطعه الکترونیکی راه رسیدن به 6G را هموار کرد - وبلاگ نخبگان

به گزارش وبلاگ نخبگان، بالابردن سرعت مخابرات و انتقال داده نیازمند سیگنال های سریع تر یعنی فرکانس های بالاتر و درنتیجه تعداد نواسانات بیشتر است. مخابرات 5G کنونی از سیکنال هایی به سرعت ده ها گیگاهرتز استفاده می نماید. این در حالی است که نسل ششم مخابرات (6G) به سیگنال هایی با سرعت یک تراهرتز نیازمند است. هر تراهرتز برابر هزار گیگاهرتز و یا هزار میلیارد نوسان در ثانیه است.

به گزارش یورونیوز؛ قطعات الکترونیکی معمول مانند ترانزیستور ها نمی توانند با چنین سرعتی کار نمایند. به این مساله شکاف تراهرتزی می گویند که مانعی اساسی در توسعه تکنولوژی های آینده است.

محمد سمیع زاده نیکو، محقق دانشگاه پلی تکنیک لوزان و موسسه فناوری فدرال زوریخ در سوئیس، به همراه تیم خود پیروز به توسعه قطعه الکترونیکی تازهی برای جایگزینی ترانزیستور ها و دیود ها شد که می تواند در این سرعت های بالا کار کند.

وی این قطعه را فرا قطعه الکترونیکی یا Electronic Metadevice نام نهاده و در مقاله ای که روز 16 فوریه در مجله علمی معتبر نیچر (Nature) به چاپ رسیده، نشان داده است که قطعه الکترونیکی تازه او قابلیت انتقال 100 گیگابیت بر ثانیه را در فرکانس تراهرتز دارد که این 10 برابر قابلیت مخابرات 5G کنونی است.

او بعلاوه می گوید نتایج آزمایشاتش گواه توانایی انتقال داده با نرخ ترابیت بر ثانیه است که این موضوع می تواند تاثیر بسیار بزرگی بر نحوه انتقال و پردازش داده ها در آینده بگذارد.

در همین رابطه با آقای سمیع زاده نیکو گفتگویی انجام دادیم:

تفاوت سرعت اینترنت نسل ششم و اینترنت فعلی نسل پنجم چقدر است و چرا برای دست یافتن به آن به قطعه الکترونیکی تازه احتیاج است؟ با قطعه الکترونیکی تازه شما چطور می توان به اینترنت 6G دست یافت؟

مخابرات 6G که قرار است از سال 2030 آغاز به خدمات دهی کند، می تواند تا حدود 10 برابر سریع تر از مخابرات 5G باشد. این سرعت بالا بستری را برای تحقق شهر هوشمند و توسعه فناوری های تازهی مثل اتوموبیل های خودران، واقعیت مجازی و خانه های هوشمند را فراهم می نماید که در نهایت به زندگی آینده ما شکل خواهند داد.

اما مشکل اساسی در الکترونیک این است که قطعات متداول مثل ترانزیستور ها نمی توانند چنین سرعت بالایی را در اختیار ما بگذارند. الکترونیک متا دیوایس (Electronic Metadevice) قطعه الکترونیکی تازهی است که ما توسعه دادیم. این قطعه الکترونیکی، یک سوئیچ کاملا تازه با اساس کار و مکانیسم کاملا متفاوت نسبت به ترانزیستور ها است. در واقع ما این جا بر حرکت الکترون ها متکی نیستیم، بلکه برهمکنش های الکترومغناطیس رو کنترل می کنیم که منجر به سرعت های خیلی بالاتری می شوند.

این سوئیچ الکترونیکی تازه قابلیت کنترل سیگنال های بسیار سریع را به ما می دهد. برای مثال اگر سیگنالی با نوسان 1000 میلیارد بار در ثانیه را در نظر بگیریم، می توانیم این سیگنال را در مدت زمان های بسیار کوتاه خاموش و روشن کنیم و این مساله منجر به فراوری یک رشته کد صفر و یک می گردد که پایه مخابرات دیجیتال است. سرعت بالای این قطعه باعث می گردد بتوانیم حجم بسیار زیادی از اطلاعات را در مدت زمان بسیار کم انتقال دهیم و این چیزی است که در مخابرات نسل 6 احتیاج داریم.

شایعاتی مبنی بر تاثیرات منفی اینترنت 5G بر روی طبیعت به خاطر تشدید بازه های فرکانسی خاص مطرح است. این موضوع در رابطه با اینترنت 6G چگونه است؟ آیا بر روی محیط زیست تاثیر مخربی خواهد داشت؟

تا کنون اثر منفی زیست محیطی جدی برای 5 جی ثابت نشده است، اما نکته جالب راجع به مخابرات نسل 6 این است که امواج فوق سریعی که در این مخابرات استفاده می گردد که به آن تراهرتز می گویند، قابلیت نفوذ داخل بافت ها را ندارند. مثلا برای انسان، فقط به میزان حدود 0/1 میلیمتر میتوانند داخل پوست نفوذ نمایند که احتمال اثر آن ها بر بافت ها و اندام های داخلی را بسیار پایین می آورد، اما تحقیقات خیلی دقیقی برای اطمینان کامل سلامت این تکنولوژی در جریان هست.

بسیاری شرکت های بزرگ مخابراتی نظیر هواوی، اپل و اریکسون در حال کار روی دستیابی به اینترنت 6G هستند. تکنولوژی شما چه مزیت در برابر رقبا دارد؟

چیزی که کمپانی هایی مثل هواوی، اپل و اریکسون برای مخابرات 6G روی آن تحقیق می نمایند، عمدتا استفاده از مواد نیمه هادی تازه است. یعنی همان ترانزیستور ها را به جای اینکه روی سیلیکون پیاده سازی نمایند، روی مواد دیگری پیاده سازی می نمایند تا به کارایی بالاتری دست یابند. اما آن چه که ما ارائه کردیم یک نوع قطعه الکترونیکی تازه است که می تواند روی هر نیمه هادی ساخته گردد؛ بنابراین اگر روی سیلیکون متمرکز باشیم که از نظر مالی به صرفه است، می توان به سرعت 6جی دست پیدا کرد و اگر آن را روی مواد نیمه هادی تازه پیاده سازی کنیم، می توانیم حتی سرعت های بالاتری را هم داشته باشیم که برای مخابرات بعد از 6جی مورد استفاده قرار بگیرد.

فراوری انبوه قطعه الکترونیکی شما چگونه خواهد بود و چه پیش احتیاج هایی دارد؟

یک ویژگی مهم این قطعه الکترونیکی تازه که باعث کاربردی بودن آن می گردد این است که بدون هیچ پیش احتیاج خاصی با فرایند های متداول صنعت نیمه هادی قابل ساخت است. پیش بینی می کنیم که این قطعه هم به صورت مستقل و هم در مدارات مجتمع مورد استفاده قرار گیرد.