В Південноафриканській Республіці випробували невразливу передачу даних лазером по повітрю

Вчені з Університету Вітватерсранда (Wits, ПАР) та Університету Бордо (Франція) продемонстрували новий спосіб передачі інформації за допомогою лазерного променя, який зберігає дані навіть після сильного спотворення атмосферною турбулентністю. На відміну від традиційних оптичних систем зв'язку, де доводиться використовувати складні алгоритми адаптивної оптики для компенсації «тремтіння» та спотворення світлового пучка, дослідники закодували дані в топології світла.

Джерело зображення: Wits

В основі технології лежить використання світлових структур типу скірміонів — вихреподібних конфігурацій електромагнітного поля, в яких інформація записується не в точній формі світлового імпульсу, а в його топологічному стані. Топологія — це незмінні властивості простору в умовах безперервних деформацій, наприклад, коло переходить в еліпс і навпаки, що робить їх топологічно ідентичними. Таким чином, атмосферні потоки можуть суттєво змінити зовнішній вигляд лазерного пучка, однак його топологічна характеристика залишається незмінною і може бути зчитана приймачем.

Для перевірки методу дослідники передавали лазерні пучки між будівлями кампусу Wits у Йоганнесбурзі на відстань у кілька сотень метрів. Промінь проходив через природну атмосферну турбулентність, викликану неоднорідним нагрівом повітря, потоками та випадковими змінами показника заломлення. Незважаючи на те, що форма прийнятого світлового плями помітно відрізнялася від початкової, закодована в ньому топологічна інформація зберігалася. Таким чином, експеримент продемонстрував можливість оптичного зв'язку без обов'язкової попередньої корекції спотворень, чим зазвичай займається адаптивна оптика.

Розробка може стати основою для більш стійких систем лазерного зв'язку між наземними станціями, безпілотниками, літаками та космічними апаратами. Атмосферна турбулентність залишається однією з головних проблем при передачі даних за допомогою світла через відкритий простір, особливо для високошвидкісних квантових та оптичних каналів. Дослідники вважають, що використання топологічних властивостей світла здатне підвищити надійність майбутніх оптичних мереж, оскільки дані будуть захищені не від спотворень самого променя, а від втрати його фундаментальної структури, чого практично не відбувається.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки