فوتونیک علمی است که به مطالعه رفتار ذرات نوری می پردازد. منظور از رفتار شیوه ی انتشار، انتقال، مدولاسیون و تقویت ذرات نوری است. به واسطه ی این علم، بشر توانست به لیزر، لِد و فیبرهای نوری دست یازد.
پیش بینی می شود تا چند سال آینده دانش در این زمینه گسترش بسیار یافته و دست آوردهای قابل توجهی از جمله کریستال های فوتونی و رایانه های کوانتومی به دنبال داشته باشد. اولین «دست آورد» علم فوتونیک لیزر بود که در دهه ۶۰ میلادی ساخته شد. این ابزار قادر است با انتقال فوتون به تولید پرتوهای نور با طول موج مشخص بپردازد. به دنبال ساخت لیزر، فیبرهای نوری تولید شدند که میزان پراکندگی نور در آنها جزئی است.
ادغام این دو ابداع سبب انقلاب عظیمی در دنیای ارتباطات شد. بشر توانست به یاری فیبرهای نوری و فناوری هایی که منجر به تغییراتی در فوتون می شوند، به انتقال داده ها با سرعت نور بپردازد. یک گروه پژوهشی ایتالیایی که در مرکز فناوری اطلاعات موسسه عالی سنت آنای پیزا در حیطه فوتونیک در حال مطالعه و فعالیت می باشد، توانست در زمینه انتقال داده ها به رکوردی معادل ۱۰۰۰ گیگابایت در ثانیه دست یابد.
بخش اعظمی از وسایل الکترونیکی که در حال حاضر در اختیار بشر قراردارد برپایه علم فوتونیک استوار است. از جمله تلویزیون های LED که امروزه مصرف بالایی دارند و در مدت زمانی کوتاه پیشترفتهای قابل توجهی داشته اند. حال، بشر چشم به راه رایانه های کوانتومی است. تفاوت این دستگاه‌ها که در واقع تشابه بسیاری با رایانه های کنونی دارند، در ساختار فوتونی آنهاست. اما ذکر این نکته ضروری است که ساخت این نوع رایانه ها به مدت زمان زیادی نیاز دارد. چراکه اجزای تشکیل دهنده این دستگاه ها در مرحله ساخت و آزمایش قرار دارند.
در حال حاضر تلاش پژوهشگران بر آن است تا از طریق علم فوتونیک بتوان به شبکه نسل پنجم 5 G اینترنت تلفن همراه دست یافت. با استفاده از این شبکه نتنها انسان بلکه اشیا نیز قادر خواهند بود به اینترنت اتصال یافته و در نتیجه به تبادل اطلاعات بپردازند. موسسه عالی سنت آنای پیزا که سی سال قبل برای نخستین بار توانست به اینترنت متصل گردد، حال به یاری مرکز تحقیقات شرکت اریکسون در تلاش است انقلاب عظیم دیگری در زمینه مخابرات و فناوری اطلاعات ایجاد کند.
با تلاشهای مرکز اینفوتک (InPhoTec) که با سرمایه گذاری استان توسکانی کشور ایتالیا ساخته شده ، بنظر می رسد چند گامی بیشتر تا دستیابی به اینترنت نسل پنجم G5 باقی نمانده است. این مرکز مجهز به اتاقی بنام «اتاق سفید» به مساحت ۷۰۰ متر مکعب می باشد که هزینه احداث آن معادل ۱۲ میلیون یورو بوده و تمامی آزمایشات فوتونیکی در خصوص تولید این شبکه ی اینترنتی در آن صورت می گیرد. گفتنی است این مرکز تنها مرکز پژوهشی در کشور ایتالیا می باشد که تمامی آزمایشات فوتونیکی بر سیلیکون در آن اجرا می شود.
همکاری مرکز ارتباطات و فناوری اطلاعات موسسه عالی سنت آنای پیزا با پژوهشگاه اریکسون برای کشور ایتالیا این فرصت را فراهم آورد تا در زمینه سرعت انتقال داده ها به رکورد قابل توجهی در سطح جهانی دست یابد. طبق آمار، حداکثر سرعت انتقال داده ها یک ترابایت بر فیبر اوبتیکی بود که به سال ۲۰۱۳ و استرالیا به ویژه ملبورن و سیدنی بر می گردد. مرکز ارتباطات و فناوری اطلاعات پیزا و پژوهشگاه اریکسون هم اکنون در حال مطالعه و طراحی سیستم های فوتونیک نوینی هستند که در ساخت اینترنت نسل پنجم نقش بسزایی خواهند داشت. حاصل این مطالعات هم اکنون در بخش بیوروباتیک سنت آنای پیزا و تعدادی از شرکتهای استان توسکانی در مرحله ی آزمایش قرار دارد. استفاده از شبکه 5G در زمینه رباتیک منجر به ساخت اولین نمونه ابر رباتیک شده است.
در حال حاضر نگاه مراکز تحقیقاتی معطوف به فوتونیک و اینترنت نسل پنجم است. این شبکه که از پهنای باند گسترده برخوردار می باشد، در سال ۲۰۲۰ در اختیار همگان قرار خواهد گرفت و بر همین اساس تخمین زده می شود تعداد مشترکین اینترنت نسل پنجم به 7.5 میلیارد برسد و این بدین معنی است که میزان ترافیک داده ها ۱۰ برابر ترافیک کنونی خواهد بود. از این رو برای انتقال داده ها به «بزرگراه‌های وسیع» نیاز خواهیم داشت.
اینترنت نسل پنجم هرگونه محدودیت دستیابی به اطلاعات را از بین خواهد برد و این امکان را برای بشر فراهم خواهد کرد تا بتواند در هر زمان، مکان و شرایطی داده ها را با دیگران به اشتراک بگذارد. این دست آورد همچنین برای شرکتهای تولید کننده فرصتی به وجود خواهد آورد تا به ساخت دستگاه های هوشمندی بپردازند که امروزه بشر تصوری از آنها ندارد.
به گفته ی جان کارلو پِرَتی مدیر موسسه عالی سنت آنا:« تا چند سال آینده شبکه های اینترنتی کاربردی فراتر از کاربرد امروزی خواهند داشت. بدین معنی که اینترنت تنها منحصر به انسان نبوده، بلکه اشیا نیز به نوعی از اینترنت بهره خواهند جست. بطور مثال اتومبیل‌ها قادر خواهند بود با اتومبیل‌های اطراف خود ارتباط برقرار کنند. یا چراغ راهنما قادر خواهد بود اطلاعات لازم را در اختیار رهگذران و یا جهانگردان قراردهد. جان بخشی به اشیا جهان را دگرگون خواهد کرد. تعداد داده ها افزایش خواهد یافت، از این رو برای اداره ی آنها به فناوری پیچیده تری نیاز است. این فناوری که در آستانه دستیابی به آن هستیم یکپارچه فوتونیک نام دارد.»
پرتی در ادامه می افزاید:« علم فوتونیک از انرژی نور برای ایجاد ارتباطات و تبادل اطلاعات بهره می جوید. فوتونها همانطور که می دانیم انرژی نوری هستند. حال آنکه الکترونیک حاصل حرکت و جابجایی الکترون‌ها می باشد. تفاوت چشم گیر این دو در سرعت و مصرف انرژی است. اینترنتی که امروزه در اختیار داریم در واقع حاصل فیبرها و آمپلی فیکاتورهای اپتیکی است که تنها جزئی از فوتونیک بشمار می روند.»
مدیر عامل نمایندگی اریکسون در ایتالیا، نونزیو میرتیلو اذعان می دارد:« موسسه عالی پیزا و و شرکت اریکسون همکاری های بسیاری تا کنون با یکدیگر داشته اند و ساخت و راه اندازی شبکه اینترنت نسل پنجم گواهی است از نقش بسزای اروپا به ویژه ایتالیا در گسترش ارتباطات تلفن های همراه آینده. امروزه همکاری بین شرکت های سازنده و مراکز پژوهشی عالی رتبه امری ضروری تلقی می شود و تلاش بر آن است این همکاری ها بیش از پیش افزایش یابند.»
منبع:
منابع مفید: