Juntamente com a NASA, a Força Aérea dos EUA e a Amazon, Jornet provou pela primeira vez que a comunicação sem fio de alta velocidade e alta largura de banda na frequência terahertz é possível em longas distâncias. A pesquisa, publicada recentemente na Nature Electronics, mostra que há um caminho a seguir para a comunicação sem fio em massa, que pode diminuir a divisão digital sentida pelas comunidades rurais fora das redes de fibra óptica de alta velocidade.
“Você precisa encontrar uma tecnologia que possa fornecer conectividade óptica sem os problemas ópticos, e achamos que a tecnologia terahertz é isso”, diz Jornet.
A banda terahertz é um conjunto de frequências acima de 100 gigahertz, ultrapassando o limite de 71 gigahertz do 5G. O lançamento do 6G sem fio trará esse nível de serviço ao público, mas, embora o envio de sinais pela banda terahertz tenha sido comprovado, fazê-lo a uma grande distância tem sido praticamente impossível. Quanto maior a frequência, menor a distância que a informação pode percorrer. Para comunicações terahertz, isso equivaleria a uma comunicação de um pé, diz Jornet.
Mas Jornet tem o hábito de tornar o impossível possível.
“Minha pesquisa é motivada por mostrar às pessoas que coisas que elas acreditam que não funcionarão podem funcionar”, diz ele.
Jornet e sua equipe conseguiram formar um link de 2 quilômetros, a conexão terahertz mais longa já estabelecida na Terra. Não foi sem desafios, no entanto. Para começar, um rádio de frequência terahertz não é algo que Jornet poderia encontrar na Amazon, e é por isso que ele procurou a NASA em primeiro lugar.
Durante anos, a NASA vem brincando com sistemas sem fio terahertz para detectar sinais no espaço, mas os esforços da organização têm se concentrado apenas em receber sinais. Quando se trata de enviar um sinal, as coisas ficam complicadas.
Tradicionalmente, um rádio de comunicação possui um gerador de sinal, um mixer, que adiciona as informações ao sinal e uma antena que converte o sinal em algo que pode ser enviado pelas ondas do rádio. O problema é que as frequências de terahertz são tão altas e requerem tanta energia para serem alcançadas que qualquer mixer colocado no rádio quebraria. Assim, Jornet surgiu com uma solução elegante.
“Não temos um mixer que aguente tanta potência. Tudo bem, não vamos ter um mixer”, diz ele.
Em vez de colocar o mixer após a fonte do sinal, Jornet e sua equipe alimentaram as informações diretamente na própria fonte. No entanto, isso distorceu a informação a ponto de torná-la uma bagunça mutilada. Outro problema exigia outra solução criativa.
“Em vez de tentar fixar a informação no receptor, deixe-me pré-distorcer meu sinal”, diz ele. “Vou deixar o sinal feio, de forma que, quando passar pela fonte, fique bonito.”
Surpreendentemente, até mesmo para Jornet e sua equipe, funcionou. Eles tiveram quatro dias na Base da Força Aérea dos EUA em Rome, Nova York, para realizar uma conexão terahertz de longa distância e, no segundo dia, conseguiram enviar e recuperar as informações sem nenhum erro.
“Em teoria, você faz as equações e parece que funcionaria, mas para fazer essa teoria você faz muitas suposições sobre como o dispositivo funciona internamente”, diz Jornet. “Muitas vezes, quando você passa por isso, espera que não funcione, então ficamos bastante surpresos que realmente funcionou”.
O sistema que Jornet e seus colaboradores projetaram estava atingindo frequências e larguras de banda que eclipsavam as redes 5G em mais de “duas ordens de magnitude”.
“No 6G, acho que ficaremos felizes com apenas mais uma ordem de grandeza”, diz ele.
O impacto desse tipo de conexão de alta velocidade e largura de banda seria monumental, fornecendo taxas de dados mais altas e mais conectividade até mesmo para comunidades rurais. Até recentemente, com o lançamento do 5G, as comunidades rurais ficavam entre as rachaduras do fosso digital porque os cabos de fibra ótica que formam a espinha dorsal das redes de comunicação de ponta são caros de implementar em longas distâncias. Mas quando se trata de tecnologia terahertz sem fio, as comunidades rurais podem ter uma vantagem.
“Um dos requisitos para que esse sinal viaje é que não haja obstáculos”, diz Jornet. “Você precisa ter uma linha de visão. É por isso que dizemos que isso é ótimo se você quiser conectar torres em fazendas, em terras, que de outra forma teriam que perfurar e colocar fibra ótica.”
Jornet prevê que antes mesmo do 6G estar disponível nos celulares, o terahertz começará a fazer uma grande diferença na infraestrutura de comunicação.
“O primeiro caso de uso será você como usuário que ainda estará usando seu telefone, mas de repente você notará que sua rede é mais rápida porque muitas vezes o gargalo não é seu telefone, é a infraestrutura”, diz Jornet. “O que estamos fazendo é acelerar a infraestrutura.”
A longo prazo, cortar o cabo de fibra ótica e fazer a transição para terahertz sem fio será uma benção para mais do que apenas as comunidades rurais, diz Jornet. E isso é apenas o começo. Como sempre, ele já está de olho no horizonte – literalmente.
“Como cientista, meu objetivo é mostrar que 2 quilômetros foi apenas a primeira parada. Queremos ir para o espaço porque isso também dará conectividade a todos”, diz ele, referindo-se à tecnologia de satélite Starlink que está sendo buscada pela SpaceX. “Você terá conectividade como o seu Verizon Fios, independentemente de onde você esteja no mundo, apenas porque você tem um monte de satélites orbitando a Terra com a tecnologia certa.”
“Parece loucura”, acrescenta. “Mas não é mais louco do que 10 anos atrás, quando você disse que poderia [alcançar] dois quilômetros.”
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