فناوری جدیدی که پهنای باند 5G را دو برابر می‌کند

برخی مواد مانند چوب، عایق‌هایی هستند که جریان الکتریسیته را مسدود می‌کنند. رسانا‌هایی مانند مس به جریان الکتریسیته اجازه می‌دهند تا از آن‌ها عبور کنند. نیمه رسانا‌ها نیز می‌توانند بسته به شرایط مختلف می‌توانند مانند یک میدان الکتریکی عمل کنند.

برخلاف چوب، مس و سیلیکون، عایق‌های توپولوژیکی (TIs) یک حالت عجیب و غریب از ماده هستند که بر روی سطح رسانا قرار می‌گیرند. چنین ویژگی‌های منحصربه‌فردی از ماده می‌توانند در طیف وسیعی از فناوری‌ها از جمله ارتباطات بی‌سیم، رادار و پردازش اطلاعات کوانتومی استفاده شوند.

در یک آزمایش جدید تیمی از محققان برای اولین بار یک عایق توپولوژیک الکترومغناطیسی را بر روی یک تراشه یکپارچه اجرا کردند. یافته‌های این پروژه در تاریخ ۲ می‌در مجله Nature Electronics منتشر شد. آزمایشگاه‌های تحقیقاتی آراویند ناگولو یکی از آزمایش کنندگان این پروژه، گفت: " عایق‌های توپولوژیکی خواص بسیار جالبی دارند و به تنهایی مفید هستند پتانسیل واقعی آن‌ها زمانی ظاهر می‌شود که با خواص غیر متقابل همراه شوند. "

خواص غیرمتقابل، انتشار یک طرفه امواج الکترومغناطیسی (EM) را تضمین می‌کند. این ویژگی را می‌توان در ارتباطات Full Duplex یا دو طرفه همزمان استفاده کرد؛ روشی که امکان انتقال و دریافت داده‌ها را با استفاده از فرکانس یکسان در همان زمان به شیوه‌ای کارآمد فراهم می‌کند و در نتیجه ظرفیت طیفی را دو برابر می‌کند. عایق‌های توپولوژیکی همچنین در صورت تماس موج با هر گونه تغییر شکل یا بی نظمی در محیط از کاهش قدرت سیگنال جلوگیری می‌کنند. این تیم توانست از مدولاسیون زمانی دقیق و مهندسی شده کلید‌های ترانزیستوری برای دستیابی به خواص عایق‌های غیر متقابل و توپولوژیکی بدون نیاز به مواد مختلف روی یک آی سی نیمه هادی استاندارد استفاده کند.

این تراشه یکپارچه کوچک، TI را با کاربرد‌های دنیای واقعی پیوند می‌دهد. همچنین می‌تواند در صورت تقاضا امواج EM را با پیکربندی مجدد سلول‌های واحد در شبکه، مسیریابی مجدد کند و به‌طور انعطاف‌پذیر و دلخواه امواج EM را مسیریابی کند. این تیم نشان داد که چگونه می‌توان از یک مدار مجتمع قابل تنظیم برای برنامه‌های کاربردی بی سیم 5G در حال ظهور مانند ارتباطات بی سیم تمام دوبلکس چند آنتنی و رادار ضربه‌ای چند آنتنی استفاده کرد.