Mokslininkai pademonstravo, kad lazerio spinduliu atviroje erdvėje galima perduoti informaciją net tada, kai atmosferos turbulencija smarkiai iškraipo patį spindulio vaizdą. Eksperimente duomenys buvo perskaityti beveik be klaidų, nors vėjas, temperatūrų skirtumai ir oro srautai paprastai sukelia ryšio trikdžius.
Iki šiol tokioms problemoms spręsti dažniausiai pasitelkiamos adaptyviosios optikos sistemos: jos matuoja iškraipymus ir realiu laiku koreguoja signalą. Tai veikia, bet kainuoja brangiai, reikalauja sudėtingos įrangos ir didelės skaičiavimo galios, ypač kai sąlygos greitai kinta.
Kodavimas topologijoje
Šį kartą pasirinkta kitokia kryptis: informacija koduota ne įprastais šviesos parametrais, tokiais kaip intensyvumas ar spalva, o į topologinę šviesos struktūrą. Topologija aprašo savybes, kurios išlieka net ir deformuojant objektą, todėl idėja paprasta: tegul turbulencija iškraipo vaizdą, bet „nepanaikina“ pačios struktūros.
Tyrimui pasitelktos sudėtingos struktūros, siejamos su skyrmionais, o lazerio ryšys patikrintas realiomis sąlygomis tarp dviejų pastatų. Spindulys įveikė 270 metrų atstumą, pakeliui patirdamas aplinkos poveikį, kuris paprastai reikštų ryškų signalo kokybės kritimą.
Rezultatai: iki 98 proc. tikslumo
Atvykęs į imtuvą spindulys buvo akivaizdžiai deformuotas, tačiau užkoduota informacija išliko. Daugumoje bandytų sąlygų pasiekta daugiau kaip 98 proc. perdavimo ištikimybė, o esant itin stiprioms turbulencijoms ji siekė apie 86 proc.
Esminis skirtumas tas, kad imtuvui nereikia taip agresyviai „valyti“ signalo ar nuolat perskaičiuoti korekcijų pagal kintančią atmosferą. Jei metodas pasiteisintų didesniais atstumais ir spartesnėse linijose, tai galėtų sumažinti energijos sąnaudas ir supaprastinti atvirojo optinio ryšio įrangą.
Kur tai gali praversti?
Tokios technologijos dažnai siejamos su vadinamuoju laisvos erdvės optiniu ryšiu, kuris laikomas alternatyva ten, kur šviesolaidį tiesti brangu ar nepraktiška. Praktiniai scenarijai apimtų ryšį tarp pastatų, laikiną didelės spartos interneto tiekimą atokiose vietovėse ar greitas jungtis po infrastruktūros pažeidimų.
Taip pat minima perspektyva palydoviniame ryšyje ir kosmoso misijose, kur svarbus didelis duomenų pralaidumas. Dar viena kryptis – kvantinės komunikacijos ir saugaus ryšio sistemos, kur signalo struktūros stabilumas realiomis sąlygomis yra vienas iš praktinių barjerų.
