Los científicos han dado un paso importante hacia el uso de la luz 'retorcida' como una forma de conexión inalámbrica, Transmisión de datos de alta capacidad que podría hacer obsoleta la fibra óptica.

En un nuevo informe publicado hoy (jueves 26 de octubre) en la revista Avances de la ciencia , un equipo de físicos con base en el Reino Unido, Alemania, Nueva Zelanda y Canadá describen cómo una nueva investigación sobre el 'momento angular óptico' (OAM) podría superar las dificultades actuales con el uso de luz retorcida en espacios abiertos.

Los científicos pueden 'torcer' fotones (partículas individuales de luz) pasándolos a través de un tipo especial de holograma, similar al de una tarjeta de crédito, dando a los fotones un giro conocido como momento angular óptico.

Mientras que las comunicaciones digitales convencionales utilizan fotones como unos y ceros para transportar información, el número de giros entrelazados en los fotones les permite transportar datos adicionales, algo parecido a agregar letras junto con unos y ceros. La capacidad de los fotones retorcidos para transportar información adicional significa que el momento angular óptico tiene el potencial de crear tecnología de comunicaciones de ancho de banda mucho mayor.

Si bien ya se han utilizado técnicas ópticas de momento angular para transmitir datos a través de cables, transmitir luz retorcida a través de espacios abiertos ha sido significativamente más desafiante para los científicos hasta la fecha. Incluso cambios simples en las presiones atmosféricas en espacios abiertos pueden dispersar los rayos de luz y hacer que se pierda la información de giro.

Los investigadores examinaron los efectos tanto en la fase como en la intensidad de OAM que transporta luz a través de un enlace real en un entorno urbano para evaluar la viabilidad de estos modos de transferencia de información cuántica.

Su enlace de espacio libre, en Erlangen, Alemania, tenía 1,6 km de longitud y pasaba por campos y calles y cerca de edificios de gran altura para simular con precisión un entorno urbano y turbulencias atmosféricas que pueden interrumpir la transferencia de información en el espacio, un enfoque completo que será fundamental para hacer avanzar la investigación de OAM.

Realización de estas pruebas de campo en un entorno urbano real, ha revelado nuevos y emocionantes desafíos que deberán superarse antes de que los sistemas puedan estar disponibles comercialmente. Estudios anteriores habían indicado la viabilidad potencial de los sistemas de comunicación OAM, pero no había caracterizado completamente los efectos del aire turbulento en la fase de la luz estructurada que se propaga por enlaces de esta longitud.

Dr. Martin Lavery, jefe del Grupo de Investigación de Fotónica Estructurada de la Universidad de Glasgow, es el autor principal del trabajo de investigación del equipo. El Dr. Lavery dijo:"En una época en la que nuestro consumo de datos global está creciendo a un ritmo exponencial, Existe una presión creciente para descubrir nuevos métodos de transporte de información que puedan mantenerse al día con la enorme absorción de datos en todo el mundo.

"Una completa, El sistema de comunicaciones óptico de momento angular en funcionamiento capaz de transmitir datos de forma inalámbrica a través del espacio libre tiene el potencial de transformar el acceso en línea para los países en desarrollo. sistemas de defensa y ciudades de todo el mundo.

"La óptica de espacio libre es una solución que potencialmente puede darnos el ancho de banda de la fibra, pero sin el requisito de cableado físico.

"Este estudio da pasos vitales en el camino hacia una óptica de espacio libre de alta dimensión que puede ser más barata, alternativa más accesible a las conexiones de fibra óptica enterradas ".

La atmósfera turbulenta utilizada en este experimento destacó la fragilidad de los frentes de fase conformados, particularmente para aquellos que serían parte integral de las transferencias de datos de gran ancho de banda. Este estudio indicó los desafíos que deberán resolver los futuros sistemas ópticos adaptativos.

El Dr. Lavery agregó:"Con estos nuevos desarrollos, estamos seguros de que ahora podemos repensar nuestros enfoques para el modelado de canales y los requisitos que se imponen a los sistemas de óptica adaptativa. Estamos cada vez más cerca de desarrollar comunicaciones OAM que se puedan implementar en un entorno urbano real.

"Queremos iniciar una conversación sobre los problemas que deben abordarse y cómo vamos a avanzar hacia la resolución".

El Dr. Lavery realizó el trabajo en asociación con investigadores del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz y el Instituto de Óptica, y las Universidades de Otago, Ottawa y Rochester.

Estos hallazgos permiten a los investigadores abordar desafíos, no observados anteriormente, en el desarrollo de la óptica adaptativa para la transferencia de información cuántica para acercarse a una nueva era de óptica de espacio libre que eventualmente reemplazará a la fibra óptica como un modo funcional de comunicación en entornos urbanos y sistemas de teledetección. .

El papel, titulado "Propagación en el espacio libre de campos ópticos estructurados de alta dimensión en un entorno urbano, "se publica en Avances de la ciencia .