德國的研究人員測試了一種新的高速數據傳輸方式，這種方式可以將連接速度提高5倍甚至更多。在該原型技術中，激光仍然是信息的載體，但0和1是根據光束中的振蕩偏振而不是其強度進行編碼的。

這項新技術也可以在室溫下工作，而且比光強法消耗的能量更少——光強法中，“1”由明亮的激光脈沖表示，而“0”則是由暗淡的激光脈沖或根本沒有激光脈沖來表示。

相反，通過激光偏振傳輸數據，則需要將“1”編碼為左旋圓偏振光脈沖，而“0”則編碼為右旋圓偏振光脈沖。

激光偏振方法若能擴展到實驗室之外，將可能減輕數據中心和服務器機群的冷卻壓力和降低能耗。

根據研究人員的計算，這種基于偏振的數據傳輸方法可以達到每秒240千兆比特的數據傳輸速度，同時，相比于傳統的每秒25千兆比特的基于光強的方法，產生的熱量只為其7%左右。

德國波鴻大學（RUB）光子學和太赫茲技術系主任Nils Gerhardt說：“通常情況下，通過加大激光的抽運力度，可以提高傳輸速度，這就自動意味著你要消耗大量電力并產生大量熱量。這對今天的服務器機群來說是一個大問題。但是我們概念中的帶寬并不依賴于功耗。即使在低電流下，我們也有相同的帶寬。”

Gerhardt的研究團隊本月在Nature上發表了他的研究成果（此前他們在預印本平臺arXiv上發布了一份初稿），其文章標題為“Ultrafast spin-lasers”。迄今為止，他們只在實驗室里開發了一個概念驗證系統。目前的技術也有一個很長的背景故事。自1997年以來，研究人員一直在研究某些半導體激光器中的電子自旋與其激光偏振的關系。

然而，直到最近幾年，相關技術融合在一起才使數據傳輸速度超過了基于光強的激光器提供的最快速度。

照片來源：RUB / Kramer

例如，在2016年，Gerhardt的團隊發表了文章介紹了他們技術的早期版本，早期版本的技術實現了44GHz偏振調制——潛在地可轉化為每秒44千兆比特的數據傳輸速度。這接近于當前階段基于光強的技術的已知的速度極限（估計在每秒40到50千兆比特之間）。

另一方面，不要把傳統的方法一筆勾銷。基于光強的數據傳輸可能還有其他方式可以在數百千兆比特/秒的領域進行競爭。但是正如Gerhardt及論文合著者所指出的，即使是像“鎖模半導體激光二極管”和“量子級聯激光器”這樣的奇特技術，也還沒有證明基于光強的激光器能提供遠高于100千兆比特這一閾值的數據傳輸速度。

相比之下，Gerhardt的團隊估計，每秒240千兆比特可能只是達到更高數據傳輸速度的一個臺階。例如，他們的論文討論了基于砷化鎵的半導體激光器，理論上可以實現超過每秒500千兆比特的偏振數據傳輸速度。

當然，證明該技術可以在現實世界中而不僅僅是在實驗室中奏效，是重要的下一步工作。

Gerhardt說：“Google、Facebook或Amazon建立的每個新服務器機群都需要更高的帶寬和更低的能耗。特別是，互連的速度目前是一個限制因素。”

他說，他們團隊正在測試的技術更適合于數據中心或服務器機群中的節點之間的互連，而不是用于互聯網主干網（它需要的是經過更多時間考驗的、能夠可靠地傳輸高容量的數據的技術）。

事實上，他們仍在試圖弄清楚如何來回調制圓偏振來實現高速率、高可靠性和可重復的數據傳輸。（目前，他們在不破壞電路板的情況下，通過物理彎曲電路板，實現了一些巧妙的高速偏振調制。對于數據中心的任務關鍵型硬件而言，這更像是一種不靠譜的實驗室把戲，而非生產工藝。）

Gerhardt說：“目前，這只是一個概念。在我們制造出你可以購買的現成設備之前，我們還有很多研究要做，還有很多挑戰要去解決。”