Технология, применяемая в шумоподавляющих наушниках, неожиданно помогла улучшить способность света передавать данные, сообщает BBC News. Ученые послали по волокну не один пучок света, а пару – отражения друг друга. При их встрече на другом конце кабеля шумы в сигналах взаимно уничтожились. Скорость передачи данных увеличилась вчетверо (по сравнению с имеющимися на рынке технологиями): по волоконно-оптическому кабелю длиной в 12,800 километров сигнал прошел с скоростью 400 гигабайт в секунду.
Расстояние, которое может пройти световой сигнал, лимитируется только мощностью пучка лучей. Чем она больше, тем сильнее свет взаимодействует с материалом кабеля (оптоволокно), а не просто по нему проходит. Так появляется «шум», который ограничивает точность передачи данных.
Один из методов борьбы с шумом – фазовое сопряжение. Волны света, как и звуковые, состоят из регулярной последовательности пиков и минимумов. Сопряженная фаза луча света – это та, где каждая высшая точка становится низшей, и наоборот. Аналогичным образом шумоподавляющие наушники создают обратную «версию» звука, и два потока звука «обнуляют» друг друга, таким образом уничтожая шум.
Уже предлагалось применить фазовое сопряжение для ликвидации шума в волоконно-оптических линиях связи, но эти решения предполагали установку специальных приборов на кабелях (например, прямо на дно океана).
«Иногда вам нужно послать данные из Лондона в Нью-Йорк, иногда – из Лондона в Париж. Линии меняются, и вы не можете постоянно посылать людей к середине кабеля», – рассказывает ведущий автор исследования Сян Лю (Xiang Liu), сотрудник частного научно-исследовательского центра Bell Laboratories (США).
Доктор Лю и его коллеги предложили посылать пару сопряженных по фазе пучков света, передающих одни и те же данные. Шумы на каждом пучке зеркально отражают друг друга. «На приёмном конце линии вы накладываете две волны, и все искажения волшебным образом обнуляют друг друга – и вы получаете первоначальный сигнал. Это очень простая идея. Оглядываясь назад, кажется странным, что никто не пытался ее применить», – говорит Лю.
Если шум убирается, то можно повысить силу сигнала – и, соответственно, дистанцию, которую он способен пройти.
«Сейчас требования к пропускной способности сетей постоянно растут. Чтобы сохранить высокие темпы роста, нам нужно решить фундаментальные проблемы [телекоммуникации]», – заявил Лю. Данные исследования опубликованы в журнале Nature Photonics.