15.11.2024

Ученые считают, что «Ураганы света» могут обеспечить будущее Интернета

"Все, что нам нужно сделать, это заставить их работать."

Волоконно-оптические кабели используют лазеры для передачи данных, но что, если эти лазеры могли бы содержать «ураганы света», способные переносить больше информации?Новое исследование использует электрические поля для манипулирования металлическими наночастицами, способными создавать вихри в лазерном свете.Эта технология может однажды увеличить объем данных, передаваемых по оптоволоконному кабелю, в 8–16 раз.

Текущая информационная эпоха построена на скелетной структуре оптоволоконных кабелей, способных передавать данные на огромные расстояния с ошеломляющей скоростью. Это современное чудо достигается путем кодирования лазерного света и его отправки по этим оптическим супермагистралям, но поскольку мир смело движется в будущее, этим сетям необходимо будет найти инновационные способы, чтобы соответствовать постоянно растущим требованиям к данным.

Исследователи кафедры прикладной физики в Университете Аалто в Финляндии выдвинули бурную идею, которая могла бы сделать оптические кабели еще более эффективными в передаче огромных объемов данных. Описанный как « ураган света» или вихрь, этот метод основан на манипулировании наночастицами в электрическом поле для формирования геометрий, известных как квазикристаллы. Эти структуры напоминают тропические ураганы с массивами света, окружающими темные «глаза», вызванные электрическими полями.

В то время как более сложные симметрии производят больше вихрей (квадраты производят один вихрь , шестиугольники производят двойной вихрь и т. д.), исследователи разработали метод создания геометрических фигур, которые могут создавать любой вид вихря. Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.

«Это исследование посвящено взаимосвязи между симметрией и вращательностью вихря, то есть, какие виды вихрей мы можем генерировать с какими видами симметрии», — заявила в пресс-релизе старший автор статьи Пяйви Тёрмя из Университета Аалто . «Наша квазикристаллическая конструкция находится на полпути между порядком и хаосом».

Для создания этих уникальных конструкций исследователи манипулировали 100 000 металлических наночастиц — каждая примерно в одну десятую ширины человеческого волоса. Но они не делали этого, сосредоточившись на высокоэнергетических областях электрического поля, как можно было бы ожидать.

« Электрическое поле имеет горячие точки высокой вибрации и места, где оно по сути мертво», — сказал в пресс-релизе докторант Яни Таскинен, соавтор исследования. «Мы ввели частицы в мертвые точки, которые отключили все остальное и позволили нам выбрать поле с наиболее интересными свойствами для приложений».

Однако эти привлекающие внимание механизмы не просто удовлетворяют научное любопытство — они на самом деле несут в себе некий потенциал изменения мира . Кодирование информации в этих сложных доменах может обеспечить огромный прирост объема данных, которые могут передаваться по оптоволоконным кабелям. Исследователи оценивают, что прирост может быть где-то в восемь-шесть раз больше, чем теоретически возможно с текущими технологиями.

К сожалению, это долгий путь, чтобы перенести открытие из лабораторного стола в реальный мир. Но это исследование доказывает, что волоконно-оптическая технология еще не достигла своего полного потенциала.

Даррен Орф.