Физики создают крошечные ураганы света для переноса огромных объемов данных
Настал век информации, и от скорости ее передачи во многом зависит наша жизнь. Ученые с кафедры прикладной физики Университета Аалто в Финляндии нашли способ значительного увеличения пропускной способности оптоволоконных кабелей за счет технологии кодирования данных.
Метод, описанный в журнале Nature Communications, заключается в закручивании света в крошечные вихри. Он основан на манипулировании металлическими наночастицами, которые взаимодействуют с электромагнитным полем.
Поляризованные вихри света похожи на микроскопические ураганы. Так же, как глаз урагана спокоен из-за ветров вокруг него, дующих в разных направлениях, центр вихря темный из-за электромагнитного поля, силовые линии которого расходятся в разные стороны.
Предыдущие исследования связывали структуру вихрей с формой симметрии кристаллов, в которых они образуются. Например, если частицы в наномасштабе расположены в квадратах, получается одинарный вихрь; шестиугольники производят двойной вихрь и так далее. Более сложные вихри требуют как минимум восьмиугольных форм.
Финские ученые сумели создать квазикристаллы — уникальные тела с упорядоченной, но непериодической структурой узлов кристаллической решетки, — которые теоретически поддерживают любой вид вихря.
«Это исследование посвящено взаимосвязи между симметрией и вращаемостью вихря — то есть тому, какие виды вихрей мы можем генерировать с какими видами симметрии. Наша конструкция квазикристалла находится на полпути между порядком и хаосом», — говорит профессор Пяйви Термя.
Авторы открытия считают его первым шагом к существенному росту эффективности телекоммуникаций с использованием передачи оптической информации.
«Мы могли бы, например, отправлять эти вихри по оптоволоконным кабелям и распаковывать их в пункте назначения. Это позволило бы хранить данные в гораздо меньшем пространстве и передавать гораздо больше информации за один раз. По оптимистичным оценкам, мы сможем передавать в восемь-шестнадцать раз больше информации, чем сейчас», — надеется докторант кафедры физики Кристиан Арьяс.
Практические приложения и масштабирование проекта, потребует, вероятно, долгих инженерных разработок. Сейчас ученые заняты исследованиями сверхпроводимости и улучшением органических светодиодов.
Шаг к квантовому интернету: квантовую информацию передали по обычному оптоволокну
Лазерный спутник побил рекорд скорости передачи данных из космоса на Землю
