Các nhà khoa học phát triển các thiết bị điện tử cực nhanh mới cho 6G và hơn thế nữa

Có những việc như phát trực tuyến với độ phân giải cực cao có thể thực hiện trong tầm tay ngay trên điện thoại di động của mình. Đó là điều mà chúng ta chỉ có thể tận hưởng nhờ 5G, thế hệ mạng di động thứ năm.

Nhưng giả sử cuộc sống hàng ngày trong tương lai của chúng ta sẽ bao gồm Internet vệ tinh, thực tế ảo, xe tự hành và nhà thông minh, chúng sẽ cần kết nối tốc độ cao hơn nữa và sử dụng các công nghệ có khả năng xử lý lượng dữ liệu khổng lồ cực kỳ nhanh chóng.

Công nghệ mạng không dây yêu cầu tín hiệu nhanh hơn để tăng tốc, với các thiết bị điện tử hoạt động ở tần số cao hơn, thể hiện ở số lần dao động mỗi giây hoặc tốc độ tín hiệu có thể đi từ điểm A đến điểm B. 

Hiện tại, các hệ thống liên lạc có thể sử dụng tín hiệu có tốc độ lên tới hàng chục gigahertz (1 tỷ dao động mỗi giây), nhưng đối với liên lạc 6G trong tương lai, chúng sẽ cần tín hiệu nhanh như một terahertz (1 nghìn tỷ dao động mỗi giây).

Thật không may, hiện tại các thiết bị điện tử như bóng bán dẫn không thể hoạt động ở tốc độ cao như vậy, dẫn đến cái thường được gọi là “khoảng cách terahertz”. Hạn chế này có thể cản trở sự tiến bộ của các công nghệ sắp tới.

SIÊU THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ

Nhà nghiên cứu người Iran, Mohammad Samizahed Nikoo và nhóm của ông tại Trường Đại học Bách Khoa Liên Bang Thụy Sĩ (EPFL) đã phát triển một loại thiết bị mới thay thế cho bóng bán dẫn Transistor và điốt có khả năng truyền tốc độ cao hơn nhiều

Các thiết bị điện tử thông thường hoạt động dựa trên việc điều khiển các electron: có một “cổng” cho phép các electron đi hoặc buộc chúng dừng lại. Nhưng các nhà khoa học đã đưa ra một cách tiếp cận mới đối với thiết bị điện tử kiểm soát việc truyền điện từ mà không cần sử dụng một electron nào.

Họ đặt tên cho phát minh này là “siêu thiết bị điện tử” bởi vì nó có thể làm được nhiều việc hơn một thiết bị bình thường. Trên thực tế, thiết bị này thể hiện “các đặc tính điện tử đặc biệt”, nghiên cứu cho biết.

Ông Samizahed Nikoo chia sẻ rằng, họ sử dụng một loại công tắc hoàn toàn khác, với nguyên tắc và cơ chế làm việc riêng biệt so với các bóng bán dẫn. “Thay vì dựa vào chuyển động của các electron, chúng tôi quản lý các tương tác điện từ để có thể đạt được tốc độ nhanh hơn. Công tắc điện tử mới này cho phép chúng tôi kiểm soát các tín hiệu có tốc độ nhanh”, ông giải thích.

NHANH HƠN 10 LẦN SO VỚI 5G

Samizahed Nikoo và nhóm của ông đã quản lý để thiết bị truyền dữ liệu ở tần số terahertz lên tới 100 gigabit mỗi giây, nhanh hơn 10 lần so với 5G và nhanh hơn 100 lần so với 4G.

Ông chia sẻ thêm: “Những tốc độ cao như thế này cho phép chúng tôi truyền một lượng thông tin đáng kể một cách nhanh chóng, đáp ứng nhu cầu của viễn thông 6G”.

Phát hiện của họ đã được công bố trong tháng này trên tạp chí Nature, trong đó có gợi ý rằng các siêu thiết bị điện tử như vậy có thể đạt được tốc độ cao hơn nữa và “mở đường” cho các kết nối không dây với tốc độ dữ liệu tính bằng terabit trên giây - một tốc độ internet cực cao.

Nói cách khác, theo nhóm nghiên cứu, các thiết bị này không chỉ có thể dễ dàng xử lý tốc độ cần thiết cho 6G mà còn có thể mở ra thế hệ mạng di động truyền thông cực nhanh tiếp theo.

Các công ty như Huawei, Apple và Ericsson đang nghiên cứu phát triển các vật liệu bán dẫn mới ngoài silicon để tạo ra các bóng bán dẫn hiệu quả hơn cho viễn thông 6G.

“Điều này có nghĩa là chúng tôi có thể đạt được tốc độ 6G bằng cách tập trung vào thung lũng silicon và triển khai thiết bị trên các vật liệu bán dẫn mới. Chúng tôi có thể đạt được tốc độ cao hơn nữa cho viễn thông hậu 6G trong tương lai”, ông Nikoo cho biết.

Ông chia sẻ thêm: “Một khía cạnh quan trọng mới của thiết bị điện tử giúp chúng trở nên khả thi là chúng có thể được sản xuất bằng các quy trình công nghiệp bán dẫn tiêu chuẩn mà không cần bất kỳ điều kiện đặc biệt nào”. Ông Samizadeh Nikoo cho biết, ông và nhóm của mình hy vọng thiết bị này sẽ được sử dụng như các mạch tích hợp và độc lập. 

Đã có những lo ngại rằng cuộc đua kết nối internet nhanh hơn qua mạng 5G có thể gây ra những tác động có hại đến môi trường và sức khỏe con người, ông Nikoo cho biết nghiên cứu đang được tiến hành để đảm bảo công nghệ này đảm bảo an toàn.

“Tuy nhiên, khía cạnh hấp dẫn của viễn thông 6G là sóng với tần số cực cao được sử dụng, còn được gọi là terahertz, không có khả năng thâm nhập sâu vào mô da của con người. Điều này có nghĩa là chúng chỉ xâm nhập vào bề mặt da người khoảng 0,1mm, do đó làm giảm khả năng xảy ra bất kỳ tác động có hại nào đối với các cơ quan nội tạng hoặc mô”, ông Nikoo chia sẻ thêm.