قد نستخدم “الضوء الملتوي” لبناء شبكات لاسلكية سريعة جدًا ونستغني عن الألياف الضوئية.
A new method of using photons to carry information might provide a new wireless solution for communication.
A collaborative team of researchers developed a way to ‘twist’ photons to improve on open-area quantum information transfer.
Using particles of light, i.e. photons, to transmit information isn’t exactly new.
Photons have seen use in a number of tests to determine the precision of quantum networks over long distances.
قد نستخدم طريقة جديدة لاستعمال الفوتونات لنقل المعلومات في بناء شبكات للاتصالات اللاسلكية.
ابتكر فريق من الباحثين طريقة جديدة ل “لي” الفوتونات لتحسين نقل المعلومات الكمية عبر المناطق المفتوحة.
تستخدم جسيمات الضوء، والمعروفة باسم الفوتونات، لنقل المعلومات منذ فترة، حيث تم استخدامها في عدد من التجارب لتحديد مدى دقة الشبكات الكمية عبر المسافات الطويلة.
قد تكون الاتصالات الكمية قريبة التحقيق، فقد وجد فريق آخر من الباحثين طريقة لاستخدام الفوتونات لنقل المعلومات بصورة لاسلكية، وهو ما قد يستبدل شبكات الألياف الضوئية الحالية ويساعد على زيادة سرعة الانترنت.
قدم الباحثين من جامعة جلاسجو (University of Glasgow) في المملكة المتحدة بالاشتراك مع زملاء من ألمانيا ونيوزيلاند وكندا شرحًا لما أسموه الزخم الزاوي الضوئي (optical angular momentum) وذلك في دراسة نشرت حديثًا في مجلة التقدم العلمي أو ساينس أدفانسيز (Science Advances).
This works by ‘twisting’ light across open spaces.
Concretely, the team twisted photons by passing them through a special kind of hologram, which they described as “similar to that on a credit card”, to give the photons this OAM.
يعمل هذا الابتكار عن طريق ليّ الضوء عبر المناطق المفتوحة.
قام الفريق بلي الضوء عن طريق تمريره خلال نوع خاص من الهولوجرام، وهو كما يصفوه يشبه الموجود على بطاقات الائتمان، وهو ما يعطيه هذا الزخم الزاوي الضوئي.
(University of Glasgow)
تستطيع تلك الفوتونات الملتوية أن تسافر خلال المساحات المفتوحة، كما تستطيع أن تحمل المزيد من المعلومات في كل إرسال، كما تستطيع أن تقاوم التشويش الذي تسببه التقلبات الجوية.
تستطيع الفوتونات نقل ما هو أكثر من ال (0 و1) المعتادين في النظام الثنائي (binary system) المستخدم في الاتصالات الرقمية بفضل هذا الهولوجرام، حيث تعمل بنفس الطريقة التي تعمل بها الاتصالات الكمية مستخدمة ال “بت” الكمية والمعروفة باسم الـ كوبيت لنقل المعلومات.
تم توضيح فعالية تلك الطريقة عن طريق نقل المعلومات عبر وصلة هوائية مسافتها 1.6 كم (الوصلة الهوائية تتكون من مرسل للموجات الضوئية على أحد الأطراف ومستقبل لها على الطرف الآخر وبينهما هواء عادي) قام الفريق ببنائها في مدينة ايرلاجن في ألمانيا، حيث مثلت تلك الوصلة بيئة سكنية بما تحتويه من كل مسببات تشويش الإشارة.
أسرع وأكثر فعالية
بالنظر لكمية الاستهلاك العالمي للمعلومات اليوم أصبح من الضروري تطوير طرق أكثر فعالية لنقل المعلومات. يقول مارتن لافيري (Martin Lavery) مدير مجموعة أبحاث الضوئيات المركبة من جامعة جلاسجو في مؤتمر صحفي: «في عصر يزداد فيه استهلاك المعلومات بمعدلات مطردة، هناك حاجة ملحة لاكتشاف طرق جديدة لنقل المعلومات تستطيع أن تواكب الطلب المتزايد على المعلومات في العالم كله».
كما يضيف: «قد يستطيع نظام مكتمل يستعمل الزخم الزاوي الضوئي بصورة فعالة أن يغير طريقة توصيل البيانات في الدول النامية وأنظمة الدفاع والمدن عبر العالم».
بينما تعد الألياف الضوئية أسرع وسيلة لنقل المعلومات، إلا أن لافيري يعتقد بأن طريقتهم الجديدة تستطيع أن توفر نفس سرعة نقل البيانات (سعة نقل البيانات) التي تقدمها الألياف الضوئية ولكن بدون الحاجة لكل التوصيلات.
وبالرغم من فعاليتها، إلا أن تلك النوعية من الاتصالات لها حدودها. فعلى سبيل المثال لا يمكن استخدام تلك الطريقة للإرسال داخل المنازل وذلك لاعتمادها على الفوتونات.
كذلك، ليتم اعتبار تلك الشبكات اللاسلكية قابلة للاستخدام العملي يجب أن نأخذ في الحسبان بعض النقاط الأخرى مثل: هل تتحمل تلك الطريقة التشويش الناتج من الظروف الجوية القاسية؟ ما هي كمية المعلومات التي يستطيع نقلها هذا النظام بكفاءة؟
ولكن يعتبر ما حققه فريق لافيري واعدًا حيث وضحوا أن استخدام ما يُسمى بالضوئيات المتكيفة يستطيع أن يحسن نقل المعلومات الكمي. يقول لافيري: «لقد اقتربنا جدًا من تطوير نظام اتصالات باستخدام الزخم الزاوي الضوئي يمكن استخدامه في مناطق سكنية حقيقية».
- ترجمة: جورج فام
- تدقيق لؤي حاج يوسف
- تحرير : رغدة عاصي
- المصدر
