Weltrekord in ultraschneller Datenübertragung

Den Inhalt von 700 DVDs in nur einer Sekunde zu übertragen ist keine Zukunftsmusik mehr. Denn Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben jetzt Daten im Umfang von 26 Terabit pro Sekunde auf einen einzigen Laserstrahl kodiert, 50 Kilometer übertragen und dann erfolgreich wieder dekodiert.

Dies ist die größte je auf einem Laserstrahl transportierte Datenmenge. Die KIT-Wissenschaftler um Professor Jürg Leuthold schlagen damit ihren eigenen Rekord in der Hochgeschwindigkeits- Datenübertragung vom Jahr 2010, in dem sie bereits die magische Grenze von zehn Terabit pro Sekunde durchbrechen konnten, das ist eine Datenrate von 10.000 Milliarden Bit pro Sekunde. Der Erfolg gelang der Gruppe dank eines von ihr entwickelten Verfahrens zur Datendekodierung. Das Dekodierungsverfahren beruht darauf, dass zu Beginn bei höchsten Datenraten zunächst rein optisch gerechnet wird, um die große Datenrate auf kleinere Bitraten herunter zu brechen, die anschließend elektrisch weiterprozessiert werden können. Die zunächst optische Reduzierung der Bitraten ist notwendig, da es bei einer Datenrate von 26 Terabit pro Sekunde keine elektronischen Verarbeitungsprozesse gibt. Für die Datenkodierung verwendet das Team das so genannte Orthogonale Frequenz-Division Multiplexing (OFDM). Das Verfahren wird seit Jahren in der Mobilkommunikation erfolgreich eingesetzt.

»Die Kunst bestand darin, das Verfahren nicht nur tausendmal, sondern für die Datenverarbeitung bei 26 Terabit pro Sekunde fast eine Million mal schneller zu machen«, sagt Leuthold, der die Institute für Photonik und Quantenelektronik sowie Mikrostrukturtechnik am KIT leitet. Die Idee war letztendlich die optische Umsetzung der mathematischen Routine. Dabei zeigte sich, dass das Rechnen im optischen Bereich nicht nur außerordentlich schnell, sondern auch sehr energieeffizient ist, da Energie nur für den Laser und wenige Prozessschritte benötigt wird.

»Unser Ergebnis führt vor Augen, dass selbst bei extrem hohen Datenraten noch keine physikalischen Grenzen überschritten sind«, sagt Leuthold mit Blick auf das stetig wachsende Datenaufkommen im Internet. Die Übertragung von 26 Terabit pro Sekunde zeige, dass selbst hohe Datengeschwindigkeiten heute handhabbar seien - und das bei sparsamem Umgang mit der wertvollen Ressource Energie.