När någon öppnar en bärbar dator, en router kan snabbt hitta den och ansluta den till det lokala Wi-Fi-nätverket. Den förmågan är en grundläggande del av alla trådlösa nätverk som kallas länkupptäckt, och nu har ett team av forskare utvecklat ett sätt att göra det med terahertzstrålning, de högfrekventa vågorna som en dag skulle kunna ge ultrasnabb trådlös dataöverföring.

På grund av deras höga frekvens, terahertzvågor kan bära hundratals gånger mer data än de mikrovågor som används för att bära vår data idag. Men den höga frekvensen innebär också att terahertzvågor fortplantar sig annorlunda än mikrovågor. Medan mikrovågor kommer från en källa i en riktning i alla riktningar, terahertzvågor utbreder sig i smala strålar.

"När du pratar om ett nätverk som skickar ut strålar, det väcker en hel myriad av frågor om hur du faktiskt bygger det nätverket, "sa Daniel Mittleman, professor vid Browns School of Engineering. "En av dessa frågor är hur fungerar en åtkomstpunkt, som du kan tänka dig som en router, ta reda på var klientenheter är för att rikta en stråle mot dem. Det är vad vi tänker på här."

I ett papper publicerat i Naturkommunikation , forskare från Brown and Rice University visade att en enhet känd som en läckande vågledare kan användas för länkupptäckt vid terahertz-frekvenser. Tillvägagångssättet gör att länkupptäckt kan göras passivt, och i ett skott.

Konceptet med en läckande vågledare är enkel. Det är bara två metallplattor med ett mellanrum mellan dem där strålning kan fortplanta sig. En av plattorna har en smal slits inskuren, vilket gör att lite av strålningen läcker ut. Denna nya forskning visar att enheten kan användas för länkupptäckt och spårning genom att utnyttja en av dess underliggande egenskaper:att olika frekvenser läcker ut ur slitsen i olika vinklar.

"Vi matar in ett brett spektrum av terahertz-frekvenser i denna vågledare i en enda puls, och var och en läcker ut samtidigt i en annan vinkel, " sa Yasaman Ghasempour, en doktorand på Rice och medförfattare till studien. "Du kan tänka på det som en regnbåge som läcker ut, med varje färg representerar en unik spektral signatur som motsvarar en vinkel."

Föreställ dig nu en läckande vågledare placerad på en accesspunkt. Beroende på var en klientenhet är i förhållande till åtkomstpunkten, det kommer att se en annan färg komma ut ur vågledaren. Klienten skickar bara en signal tillbaka till åtkomstpunkten som säger, "Jag såg gult, " och nu vet åtkomstpunkten exakt var klienten är, och kan fortsätta spåra den.

"Det handlar inte bara om att upptäcka länken en gång, "Sa Yasaman." Faktum är att sändningsriktningen måste ständigt justeras när klienten rör sig. Vår teknik möjliggör ultrasnabb anpassning som är nyckeln till att uppnå sömlös anslutning. "

Installationen använder också en läckande vågledare på klientsidan. På den sidan, frekvensintervallet som tas emot genom slitsen i vågledaren kan användas för att bestämma routerns position i förhållande till enhetens lokala rotation - som när någon svänger sin stol när han använder en bärbar dator.

Mittleman säger att det är viktigt att hitta ett nytt sätt att få länkupptäckt att fungera i terahertzvärlden eftersom befintliga protokoll för länkupptäckt i mikrovågor helt enkelt inte fungerar för terahertzsignaler. Även de protokoll som har utvecklats för växande 5G -nät, som är mycket mer riktade än vanliga mikrovågor, är inte möjliga för terahertz. Det beror på att så smala som 5G-strålar är, de är fortfarande cirka 10 gånger bredare än strålarna i ett terahertz-nätverk.

"Jag tror att vissa människor har antagit att eftersom 5G är något riktat, detta problem var löst, men 5G-lösningen är helt enkelt inte skalbar, ", sa Mittleman. "Det behövs en helt ny idé. Det här är en av de grundläggande protokollbitarna som du behöver för att börja bygga terahertz-nätverk."