A ascensão do big data e os avanços na tecnologia da informação têm sérias implicações em nossa capacidade de fornecer largura de banda suficiente para atender à demanda crescente.

Andrew Forbes, distinto professor da Wits School of Physics e chefe do Structured Light Laboratory, e colaboradores, estão procurando fontes alternativas que serão capazes de assumir onde os sistemas de comunicações ópticas tradicionais provavelmente falharão no futuro.

"A equipe demonstrou mais de 100 padrões de luz usados ​​em um link de comunicação óptica, aumentando potencialmente a largura de banda dos sistemas de comunicação em 100 vezes, "diz Forbes.

Os sistemas de comunicação óptica tradicionais modulam a amplitude, Estágio, polarização, cor e frequência da luz que é transmitida. Apesar dessas tecnologias, prevê-se que um teto de largura de banda será alcançado em um futuro próximo.

"Mas a luz também tem um 'padrão' - a distribuição da intensidade da luz - isto é, como fica em uma câmera ou tela. Uma vez que esses padrões são únicos, eles podem ser usados ​​para codificar informações, "ele explica." A largura de banda futura pode ser aumentada precisamente pelo número de padrões de luz que podemos usar. Dez padrões significam aumento de 10 vezes na largura de banda existente, pois 10 novos canais surgirão para transferência de dados. "

Atualmente, os sistemas de comunicação óptica modernos usam apenas um padrão. Isso se deve a obstáculos técnicos em como inserir informações nesses padrões de luz, e como obter as informações novamente. A equipe mostrou transmissão de dados com mais de 100 padrões de luz, explorando três graus de liberdade no processo.

"Usamos hologramas digitais gravados em uma pequena tela de cristal líquido e mostramos que é possível ter um holograma codificado com mais de 100 padrões em várias cores, "diz Forbes." Este é o maior número de padrões criados e detectados em tal dispositivo até hoje. Demonstramos com eficácia que colocar mais informações em luz tem o potencial de aumentar a largura de banda em 100 vezes. "

A próxima etapa é sair do laboratório e demonstrar a tecnologia em um sistema do mundo real. A abordagem pode ser usada em redes de espaço livre e de fibra óptica.

Em um estudo relacionado, Forbes e seus colegas físicos do Wits demonstraram que a correção de erros em tempo real nas comunicações quânticas é possível. "Isso tem implicações tremendas para a transferência de dados rápida e segura no futuro e ajudará nos avanços tecnológicos que buscam estabelecer links de comunicação quântica mais seguros em longas distâncias, "diz Forbes.

"Essencialmente, a pesquisa demonstra que às vezes a Natureza não consegue diferenciar os mundos quântico e clássico (ou real) e que existe uma área cinzenta entre os dois mundos chamada 'emaranhamento clássico'. Ao trabalhar nesta área cinzenta entre o clássico e o quântico, podemos mostrar uma transferência de dados rápida e segura em links do mundo real. "