L'aumento dei big data e dei progressi nella tecnologia dell'informazione ha serie implicazioni per la nostra capacità di fornire una larghezza di banda sufficiente per soddisfare la crescente domanda.

Andrea Forbes, illustre professore alla Wits School of Physics e capo del Laboratorio di luce strutturata, e collaboratori, stanno cercando fonti alternative che saranno in grado di prendere il sopravvento laddove i tradizionali sistemi di comunicazione ottica rischiano di fallire in futuro.

"Il team ha dimostrato oltre 100 modelli di luce utilizzati in un collegamento di comunicazione ottica, potenzialmente aumentando la larghezza di banda dei sistemi di comunicazione di 100 volte, "dice Forbes.

I tradizionali sistemi di comunicazione ottica modulano l'ampiezza, fase, polarizzazione, colore e frequenza della luce trasmessa. Nonostante queste tecnologie, si prevede che nel prossimo futuro verrà raggiunto un limite di larghezza di banda.

"Ma la luce ha anche uno 'schema' - la distribuzione dell'intensità della luce - cioè, come appare su una fotocamera o su uno schermo. Poiché questi modelli sono unici, possono essere utilizzati per codificare informazioni, " spiega. "La larghezza di banda futura può essere aumentata precisamente dal numero di modelli di luce che siamo in grado di utilizzare. Dieci modelli significano un aumento di 10 volte della larghezza di banda esistente, poiché emergerebbero 10 nuovi canali per il trasferimento dei dati."

Attualmente, i moderni sistemi di comunicazione ottica utilizzano un solo modello. Ciò è dovuto a ostacoli tecnici nel come impacchettare le informazioni in questi schemi di luce, e come ottenere di nuovo le informazioni. Il team ha mostrato la trasmissione dei dati con oltre 100 modelli di luce, sfruttando tre gradi di libertà nel processo.

"Abbiamo utilizzato ologrammi digitali scritti su un piccolo display a cristalli liquidi e abbiamo dimostrato che è possibile avere un ologramma codificato con oltre 100 motivi in ​​più colori, " dice Forbes. "Questo è il numero più alto di modelli creati e rilevati su un dispositivo del genere fino ad oggi. Abbiamo dimostrato in modo efficace che racchiudere più informazioni nella luce ha il potenziale per aumentare la larghezza di banda di 100 volte".

La fase successiva è uscire dal laboratorio e dimostrare la tecnologia in un sistema reale. L'approccio può essere utilizzato sia in reti in spazio libero che in fibra ottica.

In uno studio correlato, Forbes e i suoi colleghi fisici Wits hanno dimostrato che la correzione degli errori in tempo reale nelle comunicazioni quantistiche è possibile. "Ciò ha enormi implicazioni per il trasferimento di dati veloce e sicuro in futuro e aiuterà i progressi tecnologici che cercano di stabilire collegamenti di comunicazione quantistica più sicuri su lunghe distanze, "dice Forbes.

"Essenzialmente, la ricerca dimostra che a volte la Natura non riesce a distinguere tra il mondo quantistico e quello classico (o reale) e che esiste un'area grigia tra i due mondi chiamata 'entanglement classico'. Lavorando in questa zona grigia tra il classico e il quantistico, possiamo mostrare un trasferimento di dati veloce e sicuro su collegamenti reali."