Με την ταχεία πρόοδο της τεχνητής νοημοσύνης και των υπολογιστών υψηλής απόδοσης, η παγκόσμια κυκλοφορία δεδομένων γνωρίζει εκρηκτική ανάπτυξη, θέτοντας άνευ προηγουμένου προκλήσεις τόσο για την ταχύτητα μετάδοσης πληροφοριών όσο και για την ενεργειακή απόδοση στα κέντρα δεδομένων. Οι παραδοσιακές τεχνολογίες οπτικών επικοινωνιών αντιμετωπίζουν εμπόδια εύρους ζώνης και φραγμούς στην κατανάλωση ενέργειας, που απαιτούν επειγόντως την ανάπτυξη μιας νέας γενιάς τεχνολογιών οπτικής διασύνδεσης υψηλής-υψηλής ταχύτητας, αποτελεσματικότητας και υψηλής ενσωμάτωσης. Οι χτένες οπτικής συχνότητας, ικανές να παράγουν ταυτόχρονα μήκη κύματος κλειδωμένων πολλαπλών φάσεων για παράλληλη μετάδοση δεδομένων, θεωρούνται μια ανατρεπτική λύση σε αυτές τις προκλήσεις. Ωστόσο, η επίτευξη πρακτικών πηγών χτενίσματος οπτικών συχνοτήτων με εξαιρετικά-ευρύ εύρος ζώνης, εξαιρετικά-σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες και εξαιρετικά-μακριές ζωές λειτουργίας παραμένει μια σημαντική πρόκληση του κλάδου.
Πρόσφατα, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Chen Siming από το Ινστιτούτο Ημιαγωγών της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, σε συνεργασία με την Huisi Optoelectronics, το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Shenzhen και το Εθνικό Κέντρο Καινοτομίας για την Οπτοηλεκτρονική Πληροφοριών, πέτυχε μια σημαντική ανακάλυψη στην τεχνολογία υψηλής{10}}κβαντικής επικοινωνίας οπτικής κουκκίδας υψηλής ταχύτητας-. Μέσω καινοτόμων τεχνικών συν{3}}ντόπινγκ για υλικά ημιαγωγών κβαντικών κουκκίδων και σχημάτων κλειδώματος σύγκρουσης{4}}παλμικής λειτουργίας-, η ομάδα ανέπτυξε με επιτυχία ένα λέιζερ οπτικής συχνότητας κβαντικής κουκκίδας 100 GHz ικανό να λειτουργεί σταθερά σε ακραίες θερμοκρασίες έως και 140 βαθμούς . Αυτή η συσκευή επιτυγχάνει καινοτομίες στη θερμοκρασία λειτουργίας, την ικανότητα μετάδοσης και την αξιοπιστία, παρέχοντας μια κρίσιμη λύση πηγής φωτός για μελλοντικές οπτικές διασυνδέσεις σε επίπεδο Tbps-.
Η έρευνα δείχνει εξαιρετικές περιεκτικές μετρήσεις απόδοσης: σε θερμοκρασία δωματίου (25 μοίρες), το λέιζερ επιτυγχάνει οπτικό εύρος ζώνης 3dB 14.312 nm, ικανό να παράγει 26 κανάλια. Κάθε κανάλι μπορεί να μεταφέρει ένα διαμορφωμένο σήμα 128 Gb/s PAM-4. Η συσκευή διατηρεί σταθερή λειτουργία{12}}κλειδώνοντας έως και 140 μοίρες . Στις 85 μοίρες -ένα βιομηχανικό-υψηλό επίπεδο θερμοκρασίας-πρότυπο-οι βασικές μετρήσεις απόδοσης του δείχνουν αμελητέα υποβάθμιση, υποστηρίζοντας σταθερή λειτουργία 22 καναλιών για συνολική απόδοση δεδομένων 2.816 Tb/s. Ταυτόχρονα, η κατανάλωση ενέργειας ανά bit που εκπέμπεται είναι τόσο χαμηλή όσο 0,394 pJ στις 25 μοίρες και 0,532 pJ στις 85 μοίρες. Οι δοκιμές επιταχυνόμενης γήρανσης που υπερβαίνουν τις 1.500 ώρες στους 85 βαθμούς υποδεικνύουν μέσο χρόνο αποτυχίας (MTTF) 207 ετών, πληρώντας πλήρως τις αυστηρές απαιτήσεις εμπορικής εφαρμογής.
Αυτή η εργασία όχι μόνο καταδεικνύει πειραματικά τη σκοπιμότητα της ταυτόχρονης επίτευξης υπερ-ευρείας ζώνης, εξαιρετικά-υψηλής-θερμοκρασίας, εξαιρετικά-μεγάλης-ζωής και υψηλής-ενοποίησης κβαντικών κουκκίδων οπτικής συχνότητας σε ένα μόνο τσιπ, αλλά παρέχει επίσης ένα ισχυρό σύστημα διασύνδεσης με φωτεινή πηγή κόστους- σε κέντρα δεδομένων επόμενης-γενιάς και συμπλέγματα υπολογιστών τεχνητής νοημοσύνης.
