ضوء بدل الأسلاك: 3 تريليونات بت في الثانية سريع

الأصل: "Spatiotemporal flat optics for terabit-per-second single-channel data transmission"
arXiv:2604.04005 · 2026-04-05 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
تم لف شعاع الليزر بحيث يحول الضوء نفسه إلى تدفق بيانات دون إلكترونيات.

📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها.

يمكن للضوء أن يحمل المعلومات أسرع من أي إلكترونيات. لكن عادةً ما يكون بين الحاسوب والليزر محول رقمي-تناظري (digital-to-analog converter) — جهاز يحول الأصفار والواحدات إلى إشارات كهربائية. وهذا الجهاز هو ما يبطئ العملية برمتها.

جهاز الإرسال الجديد يستغني عن هذا الوسيط. يمر شعاع الليزر عبر عدسة مسطحة بطور قابل للتحكم — صفيحة رقيقة تلوي موجات الضوء. عند بؤرة العدسة تولد نبضات قصيرة جداً — ومضات فيمتوثانية (واحد على مليون من مليار جزء من الثانية). كل نبضة هي بت: ومضة ساطعة تعني «1»، ومظلمة تعني «0».

الفيمتوثانية هي واحد على مليون من مليار جزء من الثانية. إذا مددناها إلى ثانية واحدة، فإن الثانية العادية ستمتد إلى 31.7 مليون سنة.

بتبديل نمط الطور على العدسة، جعل المؤلفون الضوء نفسه يشكل تدفق البيانات. لا أسلاك، لا مزامنة — فقط الضوء والعدسة. في التجربة، نجحوا في نقل صورة بالأبيض والأسود بحجم 15 × 15 بكسل وصورة ملونة بترميز 9-بت. بلغت السرعة حوالي 3 تريليونات بت في الثانية — رقم قياسي لقناة واحدة.

هذا النهج يزيل عنقين ضيقين في آن واحد: الإلكترونيات البطيئة والتنسيق المعقد بين أجهزة متعددة. الضوء يقوم بكل العمل بنفسه.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.04005

Exponential growth in global data traffic demands ever-increasing transmission rates--a pursuit fundamentally constrained by the physical limitations of digital-to-analog converters (DACs). Existing strategies to overcome this bottleneck, such as multi-DAC arrays and optical time-division multiplexing, inevitably introduce system complexity and coordination overhead. Here we demonstrate an all-optical spatiotemporal transmitter that generates controllable high-repetition information-carrying femtosecond pulses at the focus of a phase-modulated planar diffractive lens (PDL) through optical-path-induced spatial-to-temporal conversion. Each pulse serves as an information bit, encoding binary data via on-axis focal intensity states corresponding to '0' and '1', achieved by switching between topological and constant phase modulations. High experimental orthogonality between arbitrary bits enables nearly error-free transmission of 15X15-pixel grayscale (8-bit coding) and colour (9-bit coding) images at a record-high single-channel rate of approximately 3 terabits per second (Tbit/s). Free from electronic and coordination bottlenecks, this all-optical transmitter establishes a scalable high-speed single-channel pathway toward ultrahigh-capacity optical communication.

السرعة القياسية البالغة 3 تيرابت/ثانية تعادل حوالي 375 غيغابايت في الثانية. في ثانية واحدة يمكن نقل محتوى قرص صلب بسعة 375 غيغابايت.

في مسلسل «ستار تريك» (Star Trek)، تُنقل البيانات عبر الفضاء الفرعي دون تأخير. هذه التقنية هي خطوة نحو جعل الضوء يحمل المعلومات بحرية مثل القنوات الخيالية.

العلماء
Albert EinsteinHans BetheLise MeitnerMargaret BurbidgeJames Clerk MaxwellHendrik Lorentz
المفاهيم
اتصال بصري نبضة ضوئية ألياف بصرية نقل البيانات جهاز إلكتروني ضوئي ساعة بصرية مصدر فوتون واحد تصوير ببكسل واحد إلكترونيات فائقة السرعة أنبوب مضاعف ضوئي نبضة ليزرية