Без втрат крізь хаос атмосфери
Міжнародна команда вчених з Університету Вітватерсранда і Університету Бордо провела перше успішне випробування лазерної передачі даних крізь атмосферну турбулентність, закодувавши інформацію у топологічні світлові структури, відомі як скірміони. На дистанції 270 метрів у Йоганнесбурзі точність передачі перевищила 98% за більшості умов і становила близько 86% за екстремальної турбулентності. Результати дослідження опубліковані в журналі Science Advances.
Переваги нової технології
Атмосферна турбулентність, вихори теплого й холодного повітря та вітер традиційно є перешкодами для оптичного зв’язку у відкритому просторі. Звичайні лазерні промені в таких умовах розсіюються, що призводить до втрати даних та потребує використання дорогих систем адаптивної оптики. Проте нова технологія, розроблена вченими, дозволяє передавати оптичну інформацію крізь атмосферні спотворення без втрати її цілісності.
Дослідники застосували принципи топології для кодування даних, використовуючи світлові структури, схожі на частинки, відомі як скірміони. Лазерні промені були спрямовані на відстань 270 метрів між двома будівлями в університетському кампусі Йоганнесбурга. Хоча форма променя зазнала значних спотворень під час проходження крізь теплові та вітрові потоки, топологічна структура даних залишилася неушкодженою.
Приймач не вимагав додаткового обладнання для попереднього очищення чи корекції сигналу, що свідчить про потенціал нової технології. За даними дослідників, новий підхід дозволить знизити обчислювальні витрати та енергоспоживання в мережах оптичного зв’язку. Вони також підкреслили перспективи для:
- супутникового зв’язку
- квантової криптографії
- далеких космічних місій
- швидкого високошвидкісного інтернету у віддалених і сільських регіонах
Результати дослідження можуть мати значний вплив на розвиток технологій зв’язку, особливо в умовах, де традиційні системи виявляються неефективними. З успішним застосуванням топологічних світлових структур, вчені відкривають нові горизонти для покращення якості передачі даних, що може бути корисно не лише для комерційних, але й для наукових цілей. Ця технологія може стати важливим кроком у розвитку оптичного зв’язку, особливо в контексті глобальної потреби у швидкому та надійному інтернеті.
Цей прорив у лазерній передачі даних відкриває нові можливості для розвитку бездротових технологій, подібно до того, як нещодавно було досягнуто успіху у створенні квантової заплутаності із сонячного світла без використання лазерів. Важливою метою таких досліджень є підвищення ефективності комунікаційних систем у різних сферах, від супутникового зв’язку до високошвидкісного Інтернету у віддалених регіонах.