Das moderne Leben hängt stark von der Kodierung von Informationen in Lieferfahrzeugen ab. Eine gängige Methode besteht darin, die Daten mithilfe von Lasern zu kodieren und sie dann über Glasfaserkabel zu senden. Wir müssen kontinuierlich nach besseren Wegen suchen, um den ständig steigenden Bedarf an Informationskapazität zu kodieren.
Ein Forschungsteam der Abteilung für Angewandte Physik der Aalto-Universität in Finnland hat einen neuen Weg entdeckt, um winzige Lichtwirbel – Wissenschaftler nennen sie Wirbel – zu erzeugen, die zum Transport von Informationen verwendet werden können. Die Methode basiert auf der Manipulation von Metallnanopartikeln, die mit einem elektrischen Feld interagieren. Dieser Designansatz nutzt die Geometrie von Quasikristallen. Die Entdeckung stellt einen großen Fortschritt in der Physik dar und könnte zu völlig neuen Wegen der Informationsübertragung führen.
Frühere physikalische Forschungen haben die Symmetrie von Wirbelstrukturen mit Wirbeltypen verknüpft. Wenn beispielsweise nanoskalige Partikel in einem Quadrat angeordnet sind, weist das resultierende Licht einen einzelnen Wirbel auf; ein Sechseck erzeugt doppelte Wirbel und so weiter. Komplexere Wirbel erfordern mindestens ein Achteck.
Jetzt hat ein Forschungsteam eine Möglichkeit entdeckt, Geometrien zu erstellen, die theoretisch jede Art von Wirbel unterstützen.
In ihrer Studie manipulierte das Team 100.000 Metallnanopartikel, von denen jedes etwa ein Hundertstel so groß ist wie ein menschliches Haar, um ihr einzigartiges Design zu schaffen. Der Schlüssel zu diesem Ansatz besteht darin, den Ort zu finden, an dem die Wechselwirkung des Teilchens mit dem gewünschten elektrischen Feld minimal und nicht dort maximal ist.
Diese Entdeckung eröffnet eine Fülle zukünftiger Forschung auf dem sehr aktiven Gebiet der optischen Topologieforschung. Es stellt auch die frühen Stadien einer leistungsstarken Übertragungsmethode in Bereichen dar, in denen Licht zur Übertragung verschlüsselter Informationen erforderlich ist, beispielsweise in der Telekommunikation.
Die Forscher erklären, dass wir diese Wirbel über Glasfaserkabel übertragen und am Zielort öffnen können. Dadurch können wir Informationen auf kleinerem Raum speichern und mehr Informationen auf einmal übertragen. Optimistische Schätzungen gehen davon aus, dass mit dieser Methode die 8- bis 16-fache Menge an Informationen erreicht werden kann, die mit herkömmlichen Glasfasern übertragen werden.