案例

像麻花一样扭曲的光

qdaily 2015-03-03

摘要:我们总是抱怨网速不够快,因为我们想要看更清晰的《行尸走肉》,想要更方便的玩魔兽世界,还有双十一不用等待天猫页面蜗牛似的刷新速度。为了满足这一愿望科学家们在不断地开发更快更有效的信息传播技术。近日,维也纳的科学家们在公众面前用每个人都看得见的实验展示了他们的最新进展——扭曲光束。

  我们总是抱怨网速不够快,因为我们想要看更清晰的《行尸走肉》,想要更方便的玩魔兽世界,还有双十一不用等待天猫页面蜗牛似的刷新速度。


  为了满足这一愿望科学家们在不断地开发更快更有效的信息传播技术。近日,维也纳的科学家们在公众面前用每个人都看得见的实验展示了他们的最新进展——扭曲光束。



  2014 年 11 月 14 号这个实验在奥地利中央气象与地球动力学研究所的雷达塔和 3 公里外的维也纳大学间举行。在普通人看嘞,只有一束绿光自雷达塔射向了维也纳大学,但是这束光中包含了三幅人像画的信息,分别是莫扎特、玻尔兹曼和薛定谔的。


  这种技术应用了光的一个特性:轨道角动量(Orbital Angular Momentum)。任何一束光线,不论其颜色,也就是波长如何,都可以被扭成特定的形状。最重要的是,这种形状是无穷的,意味着我们有无穷的编码方式。


  可以把一束光想象成一条螺丝,不同螺丝具有不同的螺纹;而光也可以这样,扭曲成不同程度的光可以被赋予不同的定义。这次科学家就分别将 16 种不同的光的轨道角动量对应在 16 组二进制编码上。



  这种特性于18 世纪 90 年代首次被发现,2012 年南加利福尼亚大学的一个小组在实验室中展示了具有 4 种变化的光束可以每秒通过1 米长的空间传递 2.5TB 的信息,相当于 66 张 DVD 的数据量。而今天,维也纳的科学家将实验搬到了实验室外。


  这种传输方式被看作继同轴电缆、电磁波导和光纤之后最有可能成为新一代信息通讯的方式。除了速度快,效率高,这种传输方式还有一种优势就是安全,任何企图窃听信息的人都可能破坏其量子状态,从而导致数据损坏。因此这种技术很有可能被用在卫星通讯中。


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