En tecnología de la información, Los esquemas de multiplexación se utilizan para transmitir más señales que el número de canales de transmisión disponibles. Los investigadores de ETH en Zurich han inventado un método novedoso por el cual la información se codifica en el ruido correlacionado entre ondas de luz espacialmente separadas.

Para enviar tanta información como sea posible de A a B al mismo tiempo, Los científicos e ingenieros han desarrollado técnicas cada vez más sofisticadas durante las últimas décadas. Esas técnicas, generalmente conocido como multiplexación, permitir que uno transmita más señales que el número de canales de transmisión disponibles. Un ejemplo típico de esto es la transmisión de radio en diferentes frecuencias. Los científicos de ETH en Zúrich ahora han inventado una novedosa técnica de multiplexación que se basa en el ruido, algo que normalmente se intenta evitar.

Correlaciones en la doble rendija

Shawn Divitt, quien inició el desarrollo de la nueva tecnología hace dos años cuando trabajaba como Ph.D. estudiante del grupo de investigación del profesor Lukas Novotny, Casi había terminado su disertación cuando se le ocurrió una idea. En un experimento de doble rendija, un clásico en la historia de la física, había investigado cómo se crean las correlaciones entre las ondas de luz en las dos rendijas y cómo afectan el patrón de interferencia.

Las correlaciones indican qué tan bien se puede predecir, por ejemplo, la fase oscilatoria de una onda de luz si se conoce la fase de la otra onda. Incluso si ambas fases son "ruidosas, "lo que significa que sus valores fluctúan, todavía pueden hacerlo de una manera más o menos sincronizada. Si las correlaciones son fuertes, un patrón de interferencia claramente visible aparece en una pantalla detrás de las rendijas en un experimento de doble rendija. Correlaciones débiles, por otra parte, hacer que el patrón de interferencia desaparezca o desaparezca por completo.

"La idea era generalizar ese principio y usarlo para codificar información, "Divitt explica. Con ese fin, calculó las correlaciones entre varias ondas de luz espacialmente separadas, que puede, por ejemplo, transmitirse a través de una fibra óptica. "Lo interesante es que existen correlaciones entre pares de ondas de luz, lo que significa que el número de esas correlaciones no aumenta linealmente con el número de ondas de luz, pero aproximadamente cuadráticamente, "dice Divitt.

En principio, por lo tanto, Debería ser posible transmitir seis bits de información utilizando cuatro ondas de luz, 28 bits usando ocho ondas de luz, Etcétera. El valor "1" de un bit se puede representar mediante una correlación positiva (ruido sincronizado), y el valor "0" por una correlación negativa.

Experimento controlado a distancia

Sobre el papel, este tipo de "codificación de correlación" funcionó a la perfección. Asegurarse, sin embargo, que también podría realizarse en la práctica, Divitt también quería probar en un experimento. Hubo un problema aunque:Divitt es ciudadano estadounidense, y su visa expiró hacia el final de su doctorado. Entonces, adoptó un enfoque bastante inusual. Antes de regresar a los Estados Unidos, organizó un experimento en el laboratorio de Novotny en el que se simula la codificación de información en un haz de fibra óptica utilizando un llamado modulador de luz espacial. Las correlaciones entre las ondas de luz se manipulan y luego se leen con la ayuda de un patrón de interferencia. De vuelta en los EE. UU. Divitt comenzó el experimento, por control remoto desde su computadora. Mientras tanto, Los colegas de Zúrich se aseguraron de que la configuración experimental estuviera siempre en buen estado.

Después, Divitt analizó los resultados en su "oficina en casa" y descubrió que su método realmente funcionaba. Él y su Ph.D. desde entonces, el asesor ha presentado una solicitud de patente. "Por supuesto, hacer una investigación como esa es algo inusual, "Novotny comenta". Además, solo fue posible porque ETH brinda a las personas la libertad necesaria para probar ideas locas de vez en cuando, si es necesario, incluso desde muy lejos ".

Posibles ventajas de seguridad

Divitt y Novotny esperan que, Por un lado, su método podrá aumentar aún más la capacidad de datos de los cables de fibra óptica. Como su método no requiere luz láser coherente, también debería ser más barato que las tecnologías convencionales. Por otra parte, La codificación de correlación también podría contribuir a la seguridad de los datos. Dado que las oscilaciones de las ondas de luz no se pueden registrar en "tiempo real" debido a su alta frecuencia, un posible intruso tendría que desviar una parte considerable de la potencia óptica para obtener un patrón de interferencia y, por tanto, interceptar la información. Ese, Sucesivamente, sería notado de inmediato, lo que expondría al fisgón.

Novotny tiene la intención de obtener un nuevo doctorado. estudiante a bordo e investigar más a fondo los pros y los contras, así como las posibles aplicaciones de la codificación de correlación. Por ahora, Divitt vive en Washington, CORRIENTE CONTINUA., área con su familia de cinco, donde trabaja como físico investigador. Tiene buenos recuerdos de su tiempo en Zúrich y de su experimento por control remoto. Como joven Ph.D. estudiante adquirió la ética de trabajo necesaria para llevar a cabo tal proyecto. "Cuando empecé en ETH, ya tuvimos nuestro primer hijo, así que tuve que organizarme bien desde el principio, "dice Divitt.