6G உலகை மாற்றக்கூடிய சிறிய சிப்... ஒரே நேரத்தில் பல சிக்னல்களை உருவாக்கும் புதிய ‘ஒளி தொழில்நுட்பம்’!

அடுத்த தலைமுறை 6G தொலைத்தொடர்பு தொழில்நுட்பம் இன்னும் முழுமையாக பயன்பாட்டுக்கு வராத நிலையில், அதற்குத் தேவையான அடிப்படை தொழில்நுட்பங்களை உருவாக்கும் பணிகள் உலகம் முழுவதும் தீவிரமாக நடைபெற்று வருகின்றன. அந்த வரிசையில், இங்கிலாந்தின் Loughborough University மற்றும் சர்வதேச ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு உருவாக்கியுள்ள மிகச்சிறிய சிப் தொழில்நுட்பம் கவனம் பெற்றுள்ளது. அரிசி தானியத்தின் அளவுக்கு இருக்கும் இந்த மைக்ரோசிப், ஒரே நேரத்தில் துல்லியமான இடைவெளியில் பல ஒளி அதிர்வெண்களை உருவாக்கும் திறன் கொண்டது. இந்த தொழில்நுட்பம் எதிர்காலத்தில் அதிக எண்ணிக்கையிலான தகவல் சேனல்களை ஒரே நேரத்தில் கையாளக்கூடிய 6G தகவல் தொடர்பு அமைப்புகளுக்கு உதவக்கூடும்.

இந்த புதிய தொழில்நுட்பத்தை ஆராய்ச்சியாளர்கள் “rainbow on a chip” என்று குறிப்பிடுகின்றனர். ஆனால் இது நம் கண்களுக்கு தெரியும் வானவில் அல்ல. சிப்புக்குள் உருவாக்கப்படும் ஒளி அதிர்வெண்கள் பல்வேறு அளவுகளில் பிரிக்கப்பட்டு, மிகவும் துல்லியமான இடைவெளியில் வரிசையாக அமைந்திருக்கும். இந்த அமைப்பு பார்ப்பதற்கு வானவில்லின் நிறங்கள் போல பல்வேறு கூறுகளைக் கொண்டிருந்தாலும், உருவாகும் ஒளி மனிதக் கண்களால் பார்க்க முடியாதது. இந்த தொழில்நுட்பத்தின் அடிப்படை ‘microcomb’ எனப்படும் அமைப்பாகும். இது ஒரே ஒளி மூலத்திலிருந்து பல தனித்தனி அதிர்வெண்களை உருவாக்குகிறது.

6G தொழில்நுட்பத்துக்கு இப்படியான பல அதிர்வெண்கள் ஏன் முக்கியம் என்ற கேள்வி எழுகிறது. தற்போது இணையப் பயன்பாடு தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது. வீடியோ ஸ்ட்ரீமிங், செயற்கை நுண்ணறிவு, கிளவுட் சேவைகள், தானியங்கி வாகனங்கள், விர்ச்சுவல் மற்றும் ஆக்மென்டட் ரியாலிட்டி போன்ற பயன்பாடுகள் அதிக அளவிலான தரவுகளை மிக வேகமாக பரிமாற வேண்டிய சூழலை உருவாக்கியுள்ளன. எதிர்காலத்தில் இந்த தரவு தேவை மேலும் அதிகரிக்கலாம். இதை சமாளிக்க அதிக bandwidth கொண்ட தகவல் தொடர்பு முறைகள் தேவைப்படுகின்றன. அதற்கான சாத்தியமான வழிகளில் millimetre-wave தொழில்நுட்பமும் ஒன்றாக பார்க்கப்படுகிறது.

Millimetre waves என்பது அதிக அதிர்வெண் கொண்ட மின்காந்த அலைகள். அதிக bandwidth கிடைக்கும் என்பதால், மிகப்பெரிய அளவிலான தரவுகளை வேகமாக பரிமாறுவதற்கான வாய்ப்பை இவை வழங்குகின்றன. ஆனால் இதுபோன்ற உயர் அதிர்வெண் சிக்னல்களை உருவாக்கும்போது அவற்றின் துல்லியம் மற்றும் நிலைத்தன்மையை தொடர்ந்து பராமரிப்பது சவாலானதாக இருந்து வருகிறது. இதுதான் புதிய ஆய்வின் முக்கியத்துவம். ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரே நேரத்தில் பல துல்லியமான optical frequencies-ஐ உருவாக்கி, அவற்றை millimetre-wave signals ஆக மாற்றக்கூடிய அமைப்பை உருவாக்கியுள்ளனர்.

இந்த அமைப்பு செயல்படும் விதமும் குறிப்பிடத்தக்கது. பொதுவாக laser மற்றும் microresonator ஆகியவை பயன்படுத்தப்படும் நிலையில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் சிப்பில் உள்ள microresonator-ஐ ஒரு பெரிய optical-fibre loop உடன் இணைத்துள்ளனர். Laser ஒளி இந்த அமைப்பின் வழியாக தொடர்ந்து சுற்றுவதால், தேவையான optical states உருவாகி நிலைத்தன்மையுடன் நீடிக்க உதவுகிறது. இதன் மூலம் சிக்னல்கள் உருவாகும் செயல்முறை மிகவும் கட்டுப்படுத்தப்பட்டதாக மாறுகிறது. வெளிப்புற அதிர்வுகள் ஏற்பட்டாலும் அமைப்பின் நிலைத்தன்மை தொடரும் வகையில் இது வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.

மேலும், உருவாகும் ஒவ்வொரு அதிர்வெண்ணையும் தனித்தனியாக கட்டுப்படுத்த முடியும் என்பதும் இந்த ஆய்வின் முக்கிய முன்னேற்றமாகும். குறிப்பிட்ட frequency-யின் signal strength-ஐ அதிகரிக்கவோ குறைக்கவோ ஆராய்ச்சியாளர்களால் முடிந்துள்ளது. இதனால் ஒரே அமைப்பில் உருவாகும் பல frequency channels-ஐ வெவ்வேறு தேவைகளுக்கு ஏற்ப பயன்படுத்துவதற்கான வாய்ப்பு கிடைக்கிறது. தகவல் தொடர்பு துறையில் இது முக்கியமானதாக அமையலாம். ஏனெனில் பல்வேறு frequency channels-ஐ ஒரே நேரத்தில் பயன்படுத்தினால், ஒரே இணைப்பில் அதிக தகவல்களை பரிமாறுவதற்கான திறன் அதிகரிக்கக்கூடும்.

இந்த கண்டுபிடிப்பு 6G-க்கு மட்டும் பயன்படும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறவில்லை. Millimetre-wave signals-ஐ துல்லியமாக உருவாக்கி கட்டுப்படுத்தும் திறன் radar அமைப்புகள், spectroscopy மற்றும் வானியல் கருவிகளிலும் பயன்படக்கூடும். குறிப்பாக மிகச்சிறிய அளவிலான அளவீடுகள் தேவைப்படும் அறிவியல் ஆய்வுகளில் அதிக துல்லியமான frequency signals முக்கியத்துவம் பெறுகின்றன. இதனால் இந்த தொழில்நுட்பம் தகவல் தொடர்பைத் தாண்டி பல்வேறு அறிவியல் துறைகளிலும் எதிர்கால பயன்பாடுகளை பெறக்கூடும்.

இத்தொழில்நுட்பத்தின் மற்றொரு முக்கிய அம்சம் அதன் அளவு. மைய microchip தற்போது ஒரு அரிசி மணியின் அளவுக்கு மட்டுமே உள்ளது. இருப்பினும் முழுமையான பரிசோதனை அமைப்பு தற்போது ஆய்வகத்தில் மேசை அளவிலான கருவிகளைக் கொண்டதாக உள்ளது. அடுத்த கட்டமாக அதன் அளவு மற்றும் மின் நுகர்வைக் குறைக்கும் பணியில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஈடுபட்டுள்ளனர். எதிர்கால பதிப்புகள் ஒரு சிறிய பெட்டிக்குள் அடங்கும் அளவுக்கு சுருங்கக்கூடும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. செயற்கைக்கோள்களில் பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியக்கூறுகளும் ஆய்வு செய்யப்பட்டு வருகின்றன.

குறிப்பாக, மிகத் துல்லியமான நேரக் கணிப்பு தேவைப்படும் தொழில்நுட்பங்களுக்கும் இந்த microcomb அமைப்பு உதவக்கூடும். Precision timing என்பது navigation, positioning மற்றும் quantum technologies போன்ற துறைகளில் முக்கியமானதாகும். ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த அமைப்பின் செயல்திறனை மிகவும் துல்லியமான கடிகாரங்களுடன் ஒப்பிட்டு பரிசோதித்து வருகின்றனர். இதன் மூலம் எதிர்காலத்தில் அணுக்கடிகாரங்களின் துல்லியத்தை மிகவும் சிறிய தொழில்நுட்ப அமைப்புகளுக்குள் கொண்டு வருவதற்கான வாய்ப்பும் உருவாகலாம்.

இருப்பினும், இந்த கண்டுபிடிப்பு உடனடியாக 6G மொபைல் நெட்வொர்க்குகளில் பயன்படுத்தப்படப்போகிறது என்று கருத முடியாது. ஆய்வக நிலையில் நிரூபிக்கப்பட்ட இந்த தொழில்நுட்பத்தை நடைமுறை தகவல் தொடர்பு அமைப்புகளாக மாற்றுவதற்கு மேலும் ஆராய்ச்சி, சிறிய அளவிலான வடிவமைப்பு, குறைந்த மின் நுகர்வு மற்றும் நீண்டகால நிலைத்தன்மை போன்ற பல சவால்களை கடக்க வேண்டியுள்ளது. தற்போதைய ஆய்வு, ஒரே சிப்பிலிருந்து பல துல்லியமான அதிர்வெண்களை உருவாக்கி அவற்றை millimetre waves ஆக மாற்ற முடியும் என்பதை நிரூபித்திருப்பதே முக்கிய முன்னேற்றமாகும்.

இணையத்தில் நாளுக்கு நாள் அதிகரித்து வரும் தரவு தேவைக்கு அடுத்த தலைமுறை தகவல் தொடர்பு அமைப்புகள் மிகப்பெரிய திறனை வழங்க வேண்டிய கட்டாயம் உள்ளது. அந்த எதிர்காலத்தை நோக்கிய பயணத்தில், அரிசி மணியை விட பெரியதாகத் தெரியாத இந்த சிறிய சிப், பல சிக்னல்களை ஒரே நேரத்தில் கையாளும் திறன் கொண்ட புதிய தொழில்நுட்பத்துக்கான அடித்தளமாக மாறக்கூடும். 6G உலகம் இன்னும் உருவாகிக் கொண்டிருக்கும் நிலையில், ஒளியைப் பயன்படுத்தி தகவல் பரிமாற்றத்தின் வேகம் மற்றும் திறனை உயர்த்தும் இத்தகைய ஆய்வுகள் அடுத்த தலைமுறை தொலைத்தொடர்பின் பாதையை தீர்மானிப்பதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கக்கூடும்.

உள்ளூர் முதல் உலகம் வரை பரபரப்பான ஹாட் செய்திகளை உடனுக்குடன் அறிய மாலைமுரசு யூடியூப் சேனலை காண இங்கே கிளிக் செய்யவும்