„Нанофотонно” устройство може да кодира повече данни и да ги обработва много по-бързо от обикновената оптика, използвайки специална форма на „усукана” светлина

Широколентовите оптични влакна пренасят информация при изключително високи скорости, благодарение на светлинни импулси, които пътуват по оптичните магистрали. Но начинът, по който светлината бива кодирана в единия край на влакното и обработвана на другия край, влияе върху скоростта на предаване на данните.

Едно ново „нанофотонно” устройство, описано в сп. Nature Communications, може да кодира повече данни и да ги обработва много по-бързо от обикновената оптика за пренос на данни, използвайки специална форма на „усукана” светлина. Тази иновация обещава до 100 пъти по-бързи комуникации.

Малкото нанофотонно устройство е разработено от екип на университета RMIT във Виетнам. Според д-р Хаоран Рен, който е съавтор на публикацията в научното издание, уредът за четене на „усукана” светлина е „липсващият ключ”, необходим за отключване на бъдещите супер бързи и ултра-широколентови комуникации.

„Оптичните комуникации в наши дни вървят към „криза на капацитета”, тъй като не успяват да се справят с непрекъснато нарастващите изисквания на „големите данни”, казва Рен. „Това, което ние успяхме да направим, е точно предаване на данни чрез светлина в най-висок капацитет по начин, който ще ни позволи да увеличим значително преносната лента”.

Най-модерните съвременни оптични комуникации използват само част от действителния капацитет на светлината, като носят данни чрез цветовия спектър. Новата технология обаче отива отвъд това. Разработваната система използва осцилациите на светлинните вълни, за да кодира данните. Това води до увеличаване на честотната лента. По този начин се използва и светлината, която не е видима за човешкото око.

Напредналата технология, считана за най-високото ниво на оптичните комуникации, пренася данните чрез светлинни вълни, които са изкривени в спирала, за да се увеличи допълнително капацитетът. Това явление е известно като „орбитален момент на импулса” (ОМИ).

„Нашият миниатюрен ОМИ наноелектронен детектор е предназначен да отделя различните състояния на ОМИ в непрекъснат ред и да декодира информацията, пренасяна чрез усуканата светлина”, казва Рен. „За да се постигне това, по-рано беше необходима машина с размерите на маса. Това е крайно непрактично за телекомуникациите. Използвайки ултра-тънки топологични нанолистове с дебелина едва частица от милиметъра, нашето изобретение извършва същата работа по-добре – и пасва на края на оптичното влакно”, обяснява ученият.

Mатериалите на устройството са съвместими със силициевите компоненти, използвани в повечето съвременни комуникационни технологии, допълва проф. Мин Гу, директор на Лабораторията за нанофотоника и изкуствен интелект в RMIT. Това прави устройството лесно за мащабиране за индустриални приложения.

Мин Гу сравнява наноелектронния ОМИ детектор с „око”, което „вижда” информацията, пренесена от усуканата светлина, и я декодира, за да я разбере електрониката.

„Високата производителност, ниската цена и малкият размер на тази технология я правят приложима за следващото поколение широколентови оптични комуникации”, казва Гу. „Тя съответства на мащаба на съществуващата фиброоптична технология и може да бъде приложена за увеличаване на честотната лента – или за увеличаване на потенциалната скорост на обработка над 100 пъти в рамките на следващите няколко години”.

Гу твърди, че детекторът може да бъде използван и за получаване на квантова информация, изпращана чрез усукана светлина, което означава, че технологията е приложима в широк диапазон от изследвания в областта на квантовите комуникации и квантовите компютри.

Проф. Мин Гу показва революционния нанофотонен чип, разработен от неговия екип