Quando qualcuno apre un laptop, un router può localizzarlo rapidamente e collegarlo alla rete Wi-Fi locale. Questa capacità è un elemento fondamentale di qualsiasi rete wireless nota come link discovery, e ora un team di ricercatori ha sviluppato un mezzo per farlo con radiazioni terahertz, le onde ad alta frequenza che un giorno potrebbero rendere la trasmissione dati wireless ultraveloce.

A causa della loro alta frequenza, Le onde terahertz possono trasportare una quantità di dati centinaia di volte superiore rispetto alle microonde utilizzate per trasportare i nostri dati oggi. Ma quell'alta frequenza significa anche che le onde terahertz si propagano in modo diverso dalle microonde. Mentre le microonde emanano da una sorgente in una trasmissione omnidirezionale, Le onde terahertz si propagano in fasci stretti.

"Quando parli di una rete che invia raggi, solleva una miriade di domande su come si costruisce effettivamente quella rete, " ha detto Daniel Mittleman, un professore alla Brown's School of Engineering. "Una di queste domande è come funziona un punto di accesso, che puoi pensare come un router, scoprire dove si trovano i dispositivi client per puntare loro un raggio. Questo è quello a cui stiamo pensando qui".

In un articolo pubblicato su Comunicazioni sulla natura , i ricercatori della Brown and Rice University hanno dimostrato che un dispositivo noto come guida d'onda che perde può essere utilizzato per la scoperta di collegamenti a frequenze terahertz. L'approccio consente di eseguire la scoperta dei collegamenti in modo passivo, e in un colpo solo.

Il concetto di una guida d'onda che perde è semplice. Sono solo due lastre di metallo con uno spazio tra loro dove le radiazioni possono propagarsi. Uno dei piatti ha una stretta fessura tagliata, che consente a un po' di radiazioni di fuoriuscire. Questa nuova ricerca mostra che il dispositivo può essere utilizzato per la scoperta e il tracciamento dei collegamenti sfruttando una delle sue proprietà sottostanti:frequenze diverse fuoriescono dalla fessura ad angoli diversi.

"Introduciamo un'ampia gamma di frequenze terahertz in questa guida d'onda in un singolo impulso, e ognuno fuoriesce simultaneamente con un'angolazione diversa, " disse Yasaman Ghasempour, uno studente laureato alla Rice e coautore dello studio. "Puoi pensarlo come un arcobaleno che fuoriesce, con ogni colore rappresenta una firma spettrale unica corrispondente a un angolo."

Ora immagina una guida d'onda che perde posizionata su un punto di accesso. A seconda di dove si trova un dispositivo client rispetto al punto di accesso, vedrà un colore diverso uscire dalla guida d'onda. Il client invia semplicemente un segnale al punto di accesso che dice:"Ho visto giallo, " e ora il punto di accesso sa esattamente dove si trova il client, e può continuare a seguirlo.

"Non si tratta solo di scoprire il collegamento una volta, " disse Yasaman. "In effetti, la direzione della trasmissione deve essere continuamente regolata man mano che il cliente si muove. La nostra tecnica consente un adattamento ultrarapido che è la chiave per ottenere una connettività senza interruzioni".

La configurazione utilizza anche una guida d'onda che perde sul lato client. Da quel lato, la gamma di frequenze ricevute attraverso la fessura nella guida d'onda può essere utilizzata per determinare la posizione del router rispetto alla rotazione locale del dispositivo, come quando qualcuno fa ruotare la sedia mentre usa un laptop.

Mittleman afferma che trovare un nuovo modo per far funzionare la scoperta dei collegamenti nel regno dei terahertz è importante perché i protocolli esistenti per la scoperta dei collegamenti nelle microonde semplicemente non funzioneranno per i segnali terahertz. Anche i protocolli che sono stati sviluppati per le fiorenti reti 5G, che sono molto più direzionali delle microonde standard, non sono fattibili per terahertz. Questo perché per quanto stretti siano i raggi 5G, sono ancora circa 10 volte più larghi dei raggi in una rete di terahertz.

"Penso che alcune persone abbiano pensato che dal momento che il 5G è in qualche modo direzionale, questo problema era stato risolto, ma la soluzione 5G semplicemente non è scalabile, " Ha detto Mittleman. "È necessaria un'idea completamente nuova. Questo è uno di quei pezzi di protocollo fondamentali di cui hai bisogno per iniziare a costruire reti terahertz".