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物理学家成功利用弯折光线传播信息 可大大提高传输数据量

2016-12-01 14:16:46       来源:新浪科技

新浪科技讯 北京时间12月1日消息,据国外媒体报道,我们在打电话或上网时,每秒钟都有数十亿比特的数据通过光纤进行传播。近期一项实验显示,我们或许能“弯折”光波,从而增加传播数据的数量和距离。在该实验中,物理学家利用弯折后的激光,将“世界你好”(Hello World)这条消息从一座岛上传送到了另一座岛上。

该研究团队在两座小岛上的天文台之间用一道绿色的激光束传递了信息,结果接收器成功收到了信号,还能分析出研究人员改变了哪些角动量。

该研究团队在两座小岛上的天文台之间用一道绿色的激光束传递了信息,结果接收器成功收到了信号,还能分析出研究人员改变了哪些角动量。

弯折的光子

人类早就利用光波进行通讯了。无线电就是光的一种形式,激光在光纤中也十分常见。我们可以利用光波的振幅(如AM广播)或频率(如FM广播)、甚至光波的相位和偏振现象传递信息。

此前,我们只能将信息编入光波的上述四种属性中(又称自由度),这限制了我们利用光子传递的信息量。而维也纳大学一支由各国科学家组成的研究团队希望能将信息编入光波的第五种属性中,也就是光波的角动量,从而大大增加信息传输的距离。他们在加纳利群岛上的两座天文台之间实现了数据传输,距离约为142公里。

虽然听起来有悖于常理,但光的确是有角动量的。这是因为构成光的光子其实会发生弯折,还会转动若干次。近年来,科学家已经找到了一些增加光子弯折次数的方法,从而改变光的角动量。

“增加了一个自由度之后,光的波长仍与原来相同,但通过引入因数n,我们便大大增加了传播的信息量。”维也纳大学博士生、此次研究的主要作者马利奥·克莱恩(Mario Krenn)指出。这里“n”指的是光波角动量的“模”数(modes),并且只能是整数。假设传播信息时所用的模数为5,利用了10条波长通道,那么传输的数据量就可以达到原先10条波长通道所传输的5倍。

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