Осуществлена передача информации на большое расстояние лучами «закрученного» света

Группа исследователей из Венского университета (University of Vienna) и Института квантовой оптики и квантовой информации (Institute for Quantum Optics and Quantum Information) впервые в истории осуществили передачу информации при помощи лучей «закрученного» света, преодолевающих достаточно большое расстояние по открытому воздуху. Интерес ученых к использованию закрученного света объясняется тем, что, придавая свету форму «штопора» в одном луче света можно организовать множество дополнительных каналов передачи данных, увеличивая пропускную способность канала теоретически до бесконечности.

В последнее время учеными уже было проведено множество экспериментов, в которых использовались лучи закрученного света, распространяющиеся по оптическому волокну. И в одном из таких экспериментов была получена скорость передачи информации в 2.5 терабита в секунду. Однако, не всегда и не везде возможна прокладка оптического волокна между точками, которые требуется соединить высокоскоростным коммуникационным каналом. Примером этому является организация связи между поверхностью Земли и космическими аппаратами, совершающими полет в дальний космос или находящимися на околоземной орбите. Но передача при помощи луча закрученного лазерного света, распространяющегося в атмосфере Земли, сразу же попадает под воздействие атмосферных помех, что приводит к искажению и частичной потере передаваемой информации. Поэтому все подобные эксперименты проводились ранее только в стенах лабораторий и на небольшом расстоянии, разделяющем передатчик и приемник оптического сигнала.Но австрийским исследователям удалось решить проблему компенсации атмосферных помех. Они использовали специальный зеленый лазер, излучавший луч закрученного света, установленный на радарной башне Центрального института метеорологии и геодинамики (Central Institute for Meteorology and Geodynamics) в Вене. Приемник оптического сигнала располагался на крыше одного из зданий Венского университета, на расстоянии 3 километров от передатчика. Лазер-передатчик попеременно излучал свет определенной длины волны, «закрученный» 16 различными способами. Камера приемника захватывала луч, передавая данные в искусственную нейронную сеть, которая служила для распознавания закодированных в луче образов и для удаления любых искажений, вносимых атмосферными помехами.При помощи луча закрученного света исследователи передавали реальную информацию — черно-белые изображения портретов Моцарта, Больцмана и Шредингера. «Мы впервые продемонстрировали, что информация может быть закодирована при помощи закрученного света и передана по открытому воздуху на 3-х километровую дистанцию, подвергаясь при этом, достаточно сильному воздействию атмосферных помех» — рассказывает Марио Кренн (Mario Krenn), один из ученых, принимавших участие в данной работе.

«Количество положений орбитального углового момента (orbital angular momentum, OAM), одной из характеристик луча закрученного света, теоретически ничем не ограничивается. Это, в свою очередь, позволяет теоретически создать в одном луче света неограниченное количество раздельных коммуникационных каналов» — рассказывает Марио Кренн, — «Такая возможность, при условии наличия соответствующего оборудования, позволит увеличить во много раз скорости передачи данных современных коммуникационных каналов, не требуя прокладки новых или замены существующих кабелей».