Команда ученых из разных стран построила сеть последней мили общей протяженностью 1,6 км, в которой данные передаются с помощью «закрученного» света. Впервые было описано, как именно турбулентный воздух влияет на вращение фотонов, заставляя их терять информацию.

Сеть последней мили

Международная команда ученых смогла построить сеть последней мили, в которой данные передаются с помощью так называемого «закрученного» света, сообщает Университет Глазго на своем сайте. Этот эксперимент увеличил шансы на то, что «закрученный» свет может стать новым повсеместным способом беспроводной передачи данных, причем скорость передачи он будет обеспечивать большую, чем оптоволоконный кабель.

Команда физиков из Великобритании, Германии, Новой Зеландии и Канады сумела воспроизвести оптический момент импульса, он же момент вращения, необходимый для того, чтобы «закрученный» свет можно было беспрепятственно передавать через открытое пространство. Ученые смогли сообщить необходимое вращение фотонам — отдельным световым частицам — пропустив их через голограмму, похожую на те, которые изображаются на кредитных картах. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

Преодоление помех

В традиционных цифровых коммуникациях фотон используется как единица наряду с нулем для передачи информации. Но благодаря эффекту закрученности обороты фотона могут передавать дополнительную порцию данных, одновременно с нулями и единицами. Эта их способность должна стать основой для технологии скоростной беспроводной передачи данных нового поколения. Однако несмотря на применение оптического момента импульса в проводной передаче информации, использовать его для открытых пространств нелегко — мешают помехи вроде перепадов атмосферного давления, которые приводят к потере данных в оборотах.

Учёные построили сеть последней мили, где данные передаются с помощью закрученного света

Теперь эта проблема стала решаемой. Ученые построили беспроводную сеть последней мили протяженностью в 1,6 км, которая существует в условиях, близких к реальным улицам с их высотными зданиями, пустотами и различного рода помехами. Сеть соорудили в Эрлангене в Германии. В отличие от предыдущих исследований, физикам удалось исчерпывающе описать влияние турбулентного воздуха на фазу структурированного света, который распространяется по каналам такой протяженности.

По словам основного автора исследования доктора Мартина Лейвери (Martin Lavery), руководителя Группы изучения структурированных фотонов в Университете Глазго, это важный шаг на пути к построению коммерческой сети передачи данных с помощью «закрученного» света. Использование турбулентной атмосферы во время эксперимента показало уязвимости конфигурации фотонов, в том числе тех, которые были нагружены информацией, и выявило проблемы, над которыми предстоит работать далее.

Предыдущие опыты

В ноябре 2016 г. был сделан еще один важный шаг в исследовании потенциала «закрученного» света как средства передачи данных. Австрийские и канадские физики смогли передать его на расстояние в 143 км — самый длинный канал такого типа за всю историю исследований. Исходной точкой стала обсерватория Роке-де-лос-Мучачос на Ла-Пальме, конечной — обсерватория на вулкане Тейде на Теренифе.

Информация, которую нес световой пучок, состояла из фразы «Hello World!». Практически все символы были прочитаны верно, кроме восклицательного знака, который был дешифрован как «Р». Главная проблема заключалась в скорости шифрования и дешифровки данных — она была ниже, чем при использовании азбуки Морзе.