Инженеры из США впервые сформировали свет в устойчивую трёхмерную структуру — оптический узел. Этот клубящийся, словно дым, световой объект способен содержать зашифрованную информацию, но оказался уязвим к воздушной турбулентности. Новое открытие может изменить подходы к квантовой оптике и передаче данных.
В исследовании, проведённом в Университете Дьюка, удалось физически реализовать структуру света, ранее считавшуюся чисто теоретической. Комбинируя лазерные лучи с определёнными фазами и формой, учёные получили трёхмерные узлы — сложные конфигурации интерференционных полей, похожие на замкнутые кольца дыма.
Однако при пропускании такого узла через турбулентную среду, даже созданную в настольной установке, его форма быстро разрушалась. В эксперименте использовалась имитация воздушного потока с помощью вентилятора и нагревателя, что позволило смоделировать условия, аналогичные прохождению света через сотни метров атмосферы.
«Мы увидели, что при сильной турбулентности узел буквально развязывается: из трёх колец остаётся одно или два, и структура теряет свою информацию»
– Университет Дьюка, исследовательская группа
Чтобы справиться с нестабильностью, учёные начали добавлять к оптической конфигурации дополнительные изгибы — своего рода резервы информации. Эти «завитки» увеличили количество контрольных точек, позволив частично восстанавливать исходную форму даже после деформации.
Открытие даёт представление о новых способах кодирования и передачи данных при помощи света и может сыграть важную роль в развитии оптической связи, особенно в нестабильной среде.
Источник: Nature Communications (NatCom).
