Фотонная связь на «последней миле» - беспроводные сети будущего превзойдут по скорости оптоволокно!

20.11.2017
Классическая оптическая технология передачи данных основана на наличии или отсутствии светового сигнала: есть сигнал - «1», нет сигнала - «0». На этом, собственно, базируется «содружество» оптических телекоммуникаций с электронными в области приема, передачи и обработки бинарных «единично-нулевых» наборов информации: есть фотон - это то же, что «есть электрон» в электронной системе связи, нет фотона - это то же, что «нет электрона».
Фотонная связь на «последней миле» - беспроводные сети будущего превзойдут по скорости оптоволокно!

Однако вследствие того, что фотонам можно сообщать импульс вращения, эти световые частички способны передавать дополнительные данные помимо «классической пары»: есть - «1», нет - «0». Поэтому вращающиеся фотоны в «закрученных пучках света» рассматриваются как перспективные носители информации в прорабатываемых сегодня на будущее технологиях оптической связи. И с ними уже проводятся опыты по передаче данных. Например, год назад на Канарских островах был проведен первый сеанс дальней связи (на расстоянии около 143 км) с использованием «закрученных» фотонов между двумя обсерваториями, находящимися на двух островах на расстоянии около 143 км друг от друга.

При этом оказалось, что при передаче «закрученного света» на скорость вращения составляющих его фотонов существенно влияют различные атмосферные явления (в первую очередь, перепады давления и турбулентности в потоках воздуха), что приводит к потере данных, передаваемых «закруткой». Недавно эту проблему частично решила интернациональная команда физиков, которая сумела создать математическую модель влияния атмосферных факторов на «вращательные способности» фотонов при их прохождении на небольшие расстояния. Эта модель стала основой для определения оптимальной величины начального импульса вращения, который необходимо сообщить фотонам информационного пучка света для минимизации влияния на них атмосферных явлений. Она также использовалась при расшифровке данных в качестве своеобразного «математического фильтра помех».

В команду, организованную доктором Мартином Лейвери (руководителем Группы изучения структурированных фотонов в Университете Глазго, Шотландия), вошли ученые Института оптических наук имени Макса Планка при Университете Эрлангена-Нюрнберга (Германия), Отагского университета в Данидине (Новая Зеландия), Центра экстремальной и квантовой фотоники при Университете имени Макса Планка и Оттавского университета (Канада), Института оптики Рочестерского университета (США). Научный консорциум не только разработал теорию воздействия воздушных турбулентностей на «особые свойства» фотонов, но и провел в городе Эрлангене эксперименты по оптической передаче информации с помощью «закрученного» света в мини-сети, максимальное расстояние между приемопередающими станциями которой составляло 1,6 км. Место для проведения экспериментов было выбрано не случайно: в условиях плотной городской застройки высотными зданиями особенно сильны турбулентности в воздушных потоках.
«Закручивание» фотонов (до расчетной величины импульса вращения) осуществлялось пропусканием луча света через специально созданную голограмму, внешне похожую на те, размещаются на кредитных картах.

Проведенные эксперименты с фотонной связью подтвердили возможность использования технологии «закрученных фотонов» для решения задач «последней мили» в городах. Причем «эфирная» передача света по этой технологии обеспечивает более высокие скорости передачи данных, чем это возможно по оптоволоконным кабелям.
Материал подготовлен Блог "Технологии, которые удивляют!"

Возврат к списку