Физики научились передавать больше данных с помощью света
Физики смогли закрутить фотоны с помощью специальных ловушек и фотонного квантового эффекта Холла. Это позволит увеличить плотность передаваемой в телекоммуникационных системах информации
Современные методы передачи сигналов с помощью электромагнитных волн достигают своего предела. Например, уже сегодня очень сложно найти свободную радиочастоту — все они заняты под радиостанции или каналы связи различных служб. Если в коммуникационных технологиях использовать еще одну характеристику волн — поляризацию, — то объем передаваемой информации можно сильно увеличить.
Кинематографисты пользуются этим преимуществом при создании 3D-фильмов — надев специальные 3D-очки зрители будут получать два набора сигналов — по одному на каждый глаз, — за счет чего будет создаваться стереоскопический эффект и иллюзия трехмерности объектов на экране. Но помимо частоты и поляризации у электромагнитного излучения есть орбитальный угловой момент. Этим параметром и решили воспользоваться физики для создания передатчиков нового поколения.
Чтобы управлять этим свойством излучения ученые создали специальные топологические антенны. Для этого физики использовали электронно-лучевую литографию, чтобы создать сетчатую поверхность на пластине полупроводникового фосфида-арсенида индия-галлия. Затем ученые решили закрепить сеточную структуру и нанесли сверху тонкий слой иттрий-железного граната.
Структура сетки была нужна для формирования квантовых ям, позволяющих улавливать фотоны. Попадая в такие «ловушки», частицы света теряют энергию и больше не могут выбраться из них. Также атомная структура устройства была выполнена так, чтобы сделать возможным появление фотонного квантового эффекта Холла. Этот эффект позволяет фотонам двигаться при воздействии магнитного поля и может заставить свет двигаться в ловушках по кругу только в одну сторону.
Применяя магнитное поле, перпендикулярное синтезированной пластине, исследователи успешно сгенерировали три лазерных луча, движущихся по круговым орбитам над поверхностью. Используя орбитальный угловой момент этих пучков излучения, ученые смогут кодировать огромное количество информации с помощью электромагнитного излучения.
Статья исследователей опубликована в журнале Nature Physics.
