Chip minúsculo cria 'arco-íris' de luz que pode impulsionar o 6G

Um microchip do tamanho aproximado de um grão de arroz consegue criar um “arco-íris” de frequências de luz invisíveis ao olho humano. A tecnologia, desenvolvida por pesquisadores no Reino Unido, pode futuramente ajudar a produzir múltiplos sinais de alta frequência para redes 6G. Os resultados foram publicados na revista Nature Communications.

O dispositivo utiliza um sistema chamado microcomb óptico, que produz frequências de luz organizadas e separadas por intervalos regulares. A configuração lembra um arco-íris, mas as frequências geradas não podem ser vistas diretamente. Esses sinais ópticos podem ser convertidos em ondas milimétricas, um tipo de onda eletromagnética de alta frequência estudado para ampliar a quantidade de dados transmitidos por sistemas de comunicação.

Como funciona o 'arco-íris' de luz

O nome microcomb está relacionado à maneira como as frequências são organizadas. A sequência formada pelo dispositivo se assemelha aos dentes de um pente, com intervalos precisos entre cada frequência.

Para produzir esse conjunto, um laser envia luz para uma estrutura microscópica chamada microrressonador. O componente permite que a luz circule e favorece a formação das diferentes frequências.

Na configuração apresentada no estudo, o microrressonador é conectado a um circuito de fibra óptica. Assim, a luz percorre continuamente as duas partes do sistema, o que ajuda a manter os estados ópticos estáveis diante de pequenas perturbações.

Além disso, os pesquisadores demonstraram que podem alterar a intensidade de frequências específicas. Dessa forma, é possível selecionar diferentes combinações conforme a aplicação pretendida.

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Microcomb pode gerar vários sinais para o 6G

Uma das principais contribuições do estudo é a produção simultânea de várias frequências de ondas milimétricas. Trabalhos anteriores já haviam demonstrado a geração de uma frequência precisa. Agora, a nova configuração permite produzir diferentes sinais ao mesmo tempo, mantendo o espaçamento regular entre eles.

Cada frequência pode potencialmente funcionar como um canal separado para transmissão de informações. É como se diferentes faixas fossem utilizadas simultaneamente para transportar dados, aumentando a capacidade do sistema.

Essa característica interessa às futuras redes 6G porque frequências mais altas podem oferecer maior largura de banda. Com mais espaço disponível para os sinais, sistemas de comunicação podem, em princípio, transportar uma quantidade maior de informações.

O pesquisador Luke Peters, integrante da equipe, afirmou que a tecnologia pode contribuir para futuras redes de comunicação. Segundo ele, o sistema também apresenta possibilidades em áreas como radar, espectroscopia e instrumentos astronômicos.

Apesar desse potencial, o experimento ainda não representa uma tecnologia pronta para implantação em redes comerciais.

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Tecnologia também pode ser usada em navegação e sistemas quânticos

As aplicações estudadas não se restringem às telecomunicações. A precisão das frequências produzidas pode ser útil em sistemas de radar, instrumentos científicos e equipamentos usados para realizar medições.

Outra possibilidade está relacionada à temporização de alta precisão. Esse recurso é importante para tecnologias que dependem de sincronização exata, incluindo sistemas quânticos em desenvolvimento.

Os pesquisadores também investigam possíveis aplicações em navegação e localização de alta precisão, em colaboração com instituições britânicas, como o Laboratório Nacional de Física.

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Sistema ainda precisa ser reduzido

Embora o componente central tenha dimensões próximas às de um grão de arroz, o sistema completo utilizado no experimento ainda ocupa um espaço consideravelmente maior. Por isso, os pesquisadores estudam maneiras de reduzir o tamanho e o consumo de energia do conjunto. Uma das possibilidades avaliadas é desenvolver versões mais compactas para aplicações espaciais.

A equipe também trabalha na avaliação da precisão e da estabilidade do microcomb, comparando seu desempenho com referências utilizadas em medições de tempo. O objetivo é determinar até onde as características demonstradas no experimento podem ser aplicadas em sistemas que exigem alta precisão.

Por enquanto, o microcomb permanece em fase experimental. O possível uso em redes 6G, satélites, radares e tecnologias quânticas dependerá do desenvolvimento de versões mais compactas e de novos testes sobre o desempenho do sistema.