Internet met supersnelheden dankzij nieuwe detector

Onderzoekers van NanoPhoton hebben een nieuw type detector uitgevonden dat de snelheidslimiet van de interne gegevensoverdracht tussen servers in datacentra kan doorbreken. NanoPhoton is het centrum voor fundamenteel onderzoek van de Technology University of Denmark (DTU).

De detector decodeert gegevens die door licht worden doorgegeven, en het project zal worden gerealiseerd via een ERC Proof of Concept Grant van ongeveer 150.000 euro, die begin 2022 wordt toegekend aan professor Jesper Mørk en zijn onderzoeksteam, schrijft de DTU in dit persbericht.

Zeventig procent van het wereldwijde internetverkeer vindt plaats in datacentra. Daar zorgen servers ervoor dat we naar onze favoriete Netflix-serie kunnen kijken, de website van een kattenopvang- en welzijnsorganisatie kunnen vinden, of het antwoord op de vraag ‘wat is fotonica?’

Voor de samenwerking tussen servers is het nodig dat ze intern met elkaar verbonden zijn en de gevraagde gegevens kunnen verzamelen en uitwisselen. Dit staat bekend als intra-datacenter communicatie. Precies daar gaat een nieuwe detector een rol spelen om supersnel internet mogelijk te maken, zegt postdoc Dagmawi Alemayehu Bekele van DTU Fotonik.

“Voor consumenten betekent dit dat zij meer profijt hebben van hun breedbandverbinding en dat steeds kortere responstijden op internet ervaren,” aldus Bekele. De vraag naar een hoge internetsnelheid neemt voortdurend toe en wordt steeds belangrijker naarmate meer mensen en apparaten (internet of things) op het internet worden aangesloten, terwijl de vraag naar zowel film- als videostreaming toeneemt en er meer virtual reality-platforms komen. Het wereldwijde internetverkeer werd in 2021 geraamd op ongeveer 235 exabytes (EB) per maand. Dit datavolume staat gelijk aan het ononderbroken streamen van een video in HD gedurende 9,3 miljoen jaar.

Laserlicht

De detector decodeert het laserlicht met behulp van een natuurkundig fenomeen dat Fano-resonantie wordt genoemd. Het werd voor het eerst geïdentificeerd in de kwantummechanica. De conventionele technologie die in de huidige datacentra wordt gebruikt, maakt slechts gebruik van één eigenschap van licht – de intensiteit – om gegevens over te brengen. In de nieuwe methode wordt licht ‘verpakt’ met meer gegevens. Met de fano-detector wordt het mogelijk die gegevens weer ‘uit te pakken’.

De limiet voor de hoeveelheid gegevens die we met de huidige technologie kunnen verzenden is achthonderd gigabit per seconde. Er is momenteel geen technologie op de markt die hogere snelheden kan bieden. Volgens Bekele is het de ambitie om hier met de nieuwe fano-detector van DTU verandering in te brengen.

“Als we erin slagen een oplossing te ontwikkelen waarbij we data aan de ene kant kunnen coderen en aan de andere kant met onze fano-detector weer kunnen decoderen, zou het mogelijk moeten zijn om de grens van achthonderd gigabit per seconde te doorbreken.”

Groen internet

De fano-detector zal er zelfs toe bijdragen dat onze internetconsumptie groener wordt. De wereldwijde vraag naar elektriciteit van datacenters zal naar verwachting stijgen van 210 TWh in 2015 tot 3.200 TWh in 2030 (TWh staat voor terawattuur: 1 miljard kilowatt per uur). Tegen 2030 zullen datacenters naar verwachting acht procent van de wereldwijde elektriciteitsvraag voor hun rekening nemen.

“We verwachten dat de fano-detector veertig procent energie-efficiënter zal zijn, vooral omdat je minder lasers hoeft te gebruiken voor de eigenlijke datatransmissie, omdat we gegevens efficiënter kunnen verzenden als we een fano-detector hebben voor het decoderen. Dit betekent ook dat de detector zal helpen om de warmteontwikkeling in de datacentra te verminderen, waardoor er ook minder energie nodig is voor de koeling van de datacentra”, aldus Bekele.

Ook interessant: Satelliettechniek maakt supersnel draadloos internet mogelijk