Forskare har nyligen gjort betydande framsteg i att använda ljus för att överföra information genom turbulenta och kaotiska miljöer. Genom att utnyttja ljusets unika egenskaper har de utvecklat metoder för att förbättra kommunikationens effektivitet och säkerhet.
Vridet ljus för ökad dataöverföring
En forskargrupp vid University of Southern California har demonstrerat att genom att ”vrida” ljusstrålar kan data överföras med avsevärt högre hastigheter. Genom att använda så kallade fas-hologram manipulerade de åtta ljusstrålar så att varje stråle fick en spiralformad struktur. Varje stråle kunde då bära sin egen dataström, vilket resulterade i en total överföringshastighet på upp till 2,56 terabit per sekund. Denna teknik kan potentiellt användas för högkapacitetskommunikation mellan satelliter eller över korta avstånd på jorden. (today.usc.edu)
Ljusvortices för informationsöverföring
Forskare vid Aalto University har utvecklat en metod för att skapa små ”ljushurrikaner” eller vortices, som kan bära information. Genom att arrangera metalliska nanopartiklar i specifika mönster skapade de ljusvortices med olika symmetrier. Dessa strukturer kan potentiellt användas för att överföra stora mängder data genom optiska fibrer, vilket kan öka kapaciteten i befintliga kommunikationsnätverk. (phys.org)
Kommunikation genom atmosfärisk turbulens
Ett internationellt forskarteam har framgångsrikt överfört data genom att använda vridet ljus över avstånd på upp till 142 kilometer mellan två observatorier på Kanarieöarna. Genom att utnyttja ljusets orbitala vinkelmoment kunde de skicka meddelandet ”Hello World” trots atmosfärisk turbulens. Denna framgång öppnar möjligheter för framtida kommunikation mellan jorden och satelliter med högre datahastigheter. (scientificamerican.com)
Användning av kaotiska signaler för säker kommunikation
Forskare har också utforskat användningen av kaotiskt varierande signaler för att överföra information på ett säkert sätt. Genom att synkronisera sändare och mottagare i kaotisk harmoni kan information extraheras på mottagarsidan, vilket kan erbjuda en ny nivå av säkerhet i kommunikationssystem. (nature.com)
Framtida implikationer
Dessa framsteg inom manipulation av ljus för informationsöverföring kan revolutionera kommunikationsteknologin. Genom att utnyttja ljusets unika egenskaper kan vi utveckla snabbare, säkrare och mer effektiva kommunikationssystem som kan fungera även i utmanande miljöer.
Referenser
FAKTA
Orbitalt vinkelmoment (OAM): En egenskap hos ljus där vågfronten roterar kring sin egen axel, vilket skapar en spiralformad struktur.
Ljusvortex: En ljusstråle med en spiralformad vågfront, liknande en virvel eller hurrikan.
Kaotisk synkronisering: Ett fenomen där två kaotiska system synkroniseras och följer samma dynamik, vilket kan användas för säker kommunikation.
