Laserska zraka ispaljena preko sveučilišnog kampusa možda je upravo riješila jedan od najstarijih problema telekomunikacija. Istraživači sa Sveučilišta Wits (Južna Afrika) i Sveučilišta u Bordeauxu (Francuska) demonstrirali su metodu prijenosa optičkih podataka kroz otvoreni zrak bez potrebe za složenim sustavima za ispravljanje atmosferskih izobličenja.
Slanje podataka zrakom već je dugo problematično. Zemljina atmosfera je kaotična. Vrtložni džepovi toplog i hladnog zraka uvijaju, raspršuju i miješaju svjetlosne signale, zbog čega je potrebna velika računalna snaga i skupa adaptivna optika kako bismo ponovno spojili razbijene podatke.
Prvi svjetski eksperiment s laserom pokazuje kako je moguće u potpunosti ignorirati izobličenje. Rješenje se svelo na – čestičnu topologiju svjetlosti.
Topologija je grana matematike koja se bavi svojstvima koja ostaju konstantna čak i kada se objekt rasteže, uvija ili gnječi. Primjerice, šalica kave i krafna su različitih oblika, ali obje imaju jednu rupu.
Možete ih rastegnuti ili iskriviti bez promjene tog temeljnog svojstva. Na isti način, svjetlosna zraka može postati jako iskrivljena dok njezine topološke informacije ostaju nepromijenjene.
Tim je primijenio ovaj koncept na svjetlost, kodirajući informacije u egzotične, česticama slične magnetske strukture zvane skyrmioni. Kodiranje informacija u topološki profil svjetlosti daje podacima nevidljivi sloj oklopa, umjesto oslanjanja na njihovu sirovu svjetlinu ili boju.
Teorija je testirana tako što su laserske zrake kodirane skyrmionima ispaljene stotinama metara između dvije zgrade na Wits West Campusu u Johannesburgu. Svjetlost je udarila u stvarnu toplinu, vjetar i atmosfersku buku.
Kada je svjetlost stigla do prijemnika, oblik snopa bio je potpuno izobličen. Ali, temeljni topološki podaci ostali su potpuno netaknuti. Bili su preneseni s preko 98 posto vjernosti u većini uvjeta. Padali su na samo 86 posto pod ekstremnim turbulencijama.
Uklanjanje potrebe za teškim korektivnim hardverom moglo bi smanjiti energetske i računalne zahtjeve za optičke mreže na velike udaljenosti. Takav prijenos podataka mogao bi biti koristan u misijama u dubokom svemiru, brzim satelitskim vezama i kvantnoj kriptografiji, ali i omogućiti pristup internetu bez polaganja kilometara optičkih kabela.
Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Science Advances.
[post_publish_update_datetime]
