“نور پیچشی” می تواند استفاده از فیبرهای نوری را منسوخ کند

یک روش جدید برای استفاده از فوتون ها در انتقال اطلاعات می تواند راه حل جدیدی برای ارتباطات و انتقال داده ها به صورت بی سیم معرفی کند.

تیمی از محققان روشی برای “پیچش” فوتون ها پیدا کرده اند تا انتقال اطلاعات کوانتومی را بهبود ببخشند.
استفاده از ذرات نور برای انتقال اطلاعات موضوع جدیدی نیست. فوتون ها در آزمایش های متعددی مورد استقاده قرار گرفته اند تا دقت شبکه های کوانتومی در طول فواصل طولانی اندازه گیری شود.
در حالی که ممکن است ظهور ارتباطات کوانتومی بسیار نزدیک باشد، تیم دیگری از محققان روشی را یافته اند تا با استفاده از فوتون ها اطلاعات و داده ها را به صورت بی سیم منتقل کنند. این روش جدید به احتمال زیاد جای فیبرهای نوری در عصر حاضر را گرفته و اینترنتی بسیار سریع تر ایجاد خواهد کرد.
محققانی از دانشگاه گلاسکو در بریتانیا در همکاری با گروه هایی در آلمان، نیوزیلند و کانادا در مطالعه ای که اخیرا در ژورنال Science Advances منتشر شده است مفهومی به نام تکانه ی زاویه ای نوری (OAM) را توضیح داده اند.
این روش جدید با “پیچش” نور در فضاهای باز کار می کند.
تیم تحقیقاتی با عبور دادن فوتون ها از نوع ویژه ای از هولوگرام، آن ها را به پیچش وا داشته اند و این تکانه را در آن ها ایجاد کرده اند. محققان این هولوگرام ها را مشابه هولوگرام های موجود “روی کارت های اعتباری” توصیف کرده اند.
این فوتون های پیچشی با قابلیت حرکت در فضاهای باز می توانند در هر انتقال داده های بیشتری را حمل کنند و در عین حال به اندازه ای قوی هستند که در برابر تداخلات ایجاد شده در اثر هوای متلاطم مقاومت کنند.

هولوگرام یاد شده فوتون را قادر می سازد تا چیزی بیشتر از بیت های معمولی دوگانه ی صفر و یک را که در سیستم های ارتباطی دیجیتالی کنونی استفاده می شوند با خود حمل کنند- درست به همان شکلی که یک کامپیوتر کوانتومی برای ذخیره کردن داده ها به بیت های کوانتومی تکیه می کند.
تحقیقات نشان داده است که این روش می تواند در یک فضای آزاد ۱٫۶ کیلومتری (در حدود یک مایل) که تیم تحقیقاتی در ارلانگن آلمان ایجاد کرده اند موثر باشد. این فضا در تلاش برای شبیه سازی محیط شهری با تمام منابع احتمالی برای اختلال در سیگنال ها ساخته شده است.

سرعت و اطمینان بیشتر

توسعه ی شیوه های مطمئن تر برای انتقال انرژی با توجه به نحوه ی اثر گذاری داده ها و اطلاعات در دنیای کنونی مهم و ضروری است.
مارتین لاوِری، مسئول گروه تحقیقاتی فوتونیک سازمان یافته در گلاسکو در یک نشست خبری گفته است:” در عصری که استفاده از داده ها در سطح جهانی به صورت نمایی رشد می کند، فشارهای سنگینی برای کشف روش های جدید انتقال داده وجود دارد، به طوری که این روش جدید با این حجم از مصرف داده در سراسر دنیا مطابقت داشته باشد.”
او افزود:” یک سیستم ارتباطی کامل با تکانه ی زاویه ای نوری که توانایی انتقال داده ها را به صورت بی سیم در فضای آزاد داشته باشد، از پتانسیل کافی برای تبدیل دسترسی آنلاین در کشورهای در حال توسعه، سیستم های دفاعی، و شهر ها در سراسر دنیا برخوردار است.”
از آن جایی که فیبرهای نوری هنوز سریع ترین روش انتقال اطلاعات به شمار می روند، لاوری باور دارد که روش جدید می تواند “پهنای باند فیبر را در اختیار ما قرار دهد، اما دیگر نیازی به کابل کشی فیزیکی ندارد.”
اگرچه این روش موثر تشخیص داده شده است، اما محدودیت های خود را نیز دارد.
به عنوان مثال می توان گفت که اتکا به فوتون ها به معنای آن است که این روش را نمی توان برای انتقال داده ها در فضای بسته (داخل ساختمان ها) مورد استفاده قرار داد.
بعلاوه برای آنکه چنین شبکه ی بی سیمی واقعا ایجاد شود، باید به برخی از مسائل دیگر نیز توجه کرد، از جمله اینکه: آیا این شبکه می تواند تداخلات ناشی از شرایط نامساعد جوی را تحمل کند؟ از این روش چه حجمی از اطلاعات را می توان به شکلی موثر انتقال داد؟
با همه ی نکات مطرح شده تیم لاوری پیشرفت های قابل توجه را رقم زده اند که نشان می دهد استفاده از دانش نورشناسی تطبیقی چگونه می تواند انتقال داده های کوانتومی را بهبود ببخشد.
لاوری می گوید:”با این پیشرفت های جدید ما مطمئن هستیم که می توانیم در رویکردهای خود در مورد (مدلسازی) کانال ها و الزامات مربوط به سیستم های نوری تطبیقی تجدید نظر کنیم.”
“ما در حال نزدیک شدن به عصر ارتباطات OAM و استفاده از آن در شرایط واقعی شهرها هستیم.”