Un seul laser a transmis une seconde de trafic Internet en un temps record

Les scientifiques continuent de faire exploser les records de transmission de données, la transmission d’informations la plus rapide entre un laser et un système à puce optique unique étant désormais fixée à 1,8 pétabits par seconde. C’est bien plus que la quantité de trafic passant sur l’ensemble d’Internet chaque seconde.

Voici une autre comparaison : la vitesse moyenne de téléchargement du haut débit aux États-Unis est de 167 mégabits par seconde. Vous avez besoin de 1 000 mégabits pour atteindre un gigabit, puis de 1 million de gigabits pour atteindre 1 pétabit.

Peu importe comment vous le présentez, 1,8 pétabits est une quantité importante de données à transmettre en une seconde.

Le système de transfert de données suralimenté est construit autour d’une puce optique de conception personnalisée, qui utilise la lumière d’un seul laser infrarouge et la divise en centaines de fréquences. Les fréquences sont isolées à des distances fixes les unes des autres, comme les dents d’un peigne, d’où le nom de cette configuration, qui est un peigne de fréquences.

Chaque « dent » d’un peigne de fréquence peut envoyer sa propre rafale de données, ce qui permet d’atteindre des taux de transmission énormes. Avec des moyens plus conventionnels, il faudrait environ un millier de lasers pour porter le même nombre de 1 et de 0.

« La particularité de cette puce est qu’elle produit un peigne de fréquence avec des caractéristiques idéales pour les communications par fibre optique », explique le nanoscientifique Victor Torres Company de l’Université de technologie de Chalmers en Suède.

« Il a une puissance optique élevée et couvre une large bande passante dans la région spectrale, ce qui est intéressant pour les communications optiques avancées. »

Pour réaliser l’exploit, les chercheurs ont divisé le câble à fibre optique en 37 sections de noyau distinctes, puis chaque section a été divisée en 223 tranches de fréquence différentes les dents sur le peigne. Avoir autant de données envoyées en parallèle était crucial pour atteindre le taux record.

Les données réelles elles-mêmes ont été codées dans les signaux lumineux à l’aide d’un processus appelé modulation, qui ajuste la hauteur, la force, le rythme et les directions des ondes lumineuses pour stocker les 1 et les 0 constituant les données numériques.

Pour l’instant, ce n’est qu’une preuve de concept, notamment parce que les ordinateurs ne sont pas capables de générer ou de recevoir autant de données à la fois. Dans le cas de cette recherche, des données factices artificielles ont été utilisées pour s’assurer que le système fonctionnait comme prévu.

De plus, des composants supplémentaires, notamment des dispositifs d’encodage de données, doivent être intégrés à la puce. Une fois cela fait, les chercheurs disent que le système résultant sera beaucoup plus rapide et moins gourmand en énergie que ce que nous avons actuellement.

« Notre solution offre la possibilité de remplacer des centaines de milliers de lasers situés dans les hubs Internet et les centres de données, qui consomment tous de l’énergie et génèrent de la chaleur », déclare l’ingénieur électricien Leif Katsuo Oxenlwe de l’Université technique du Danemark.

« Nous avons l’opportunité de contribuer à la réalisation d’un Internet qui laisse une empreinte climatique réduite. »

Grâce à l’utilisation d’un modèle informatique, les chercheurs ont également pu déterminer qu’il existe un potentiel substantiel en ce qui concerne la mise à l’échelle du système. Des taux de transmission de données encore plus élevés devraient être possibles à l’avenir.

En divisant davantage les fréquences lumineuses et en amplifiant davantage les signaux produits, des débits allant jusqu’à 100 pétabits par seconde sont réalisables, selon les modèles. Tout cela peut être fait sans perdre la fiabilité des données.

Atteindre ce stade dépendra des améliorations dans d’autres domaines de l’informatique et de l’infrastructure Internet, mais les technologies sous-jacentes, les lasers et la fibre optique, ne sont pas très éloignées de ce que nous utilisons déjà.

« Plus nous pouvons intégrer de composants dans la puce, plus l’ensemble de l’émetteur sera efficace », déclare Katsuo Oxenlwe. « Ce sera un émetteur optique extrêmement efficace de signaux de données. »

La recherche a été publiée dans Photonique de la nature.