A fibra óptica de banda larga carrega informações sobre os pulsos de luz, na velocidade da luz, através de fibras ópticas. Mas a maneira como a luz é codificada em uma extremidade e processada na outra afeta a velocidade dos dados.

Este dispositivo nanofotônico, o primeiro do mundo, apenas revelado em Nature Communications , codifica mais dados e os processa muito mais rápido do que a fibra óptica convencional, usando uma forma especial de luz 'torcida'.

Dr. Haoran Ren da Escola de Ciências da RMIT, que foi co-autor principal do artigo, disse que o minúsculo dispositivo nanofotônico que eles construíram para ler luz torcida é a chave que faltava para desbloquear super-rápido, comunicações ultra-banda larga.

"As comunicações ópticas dos dias atuais estão caminhando para uma 'crise de capacidade', pois não conseguem acompanhar as demandas cada vez maiores de Big Data, "Ren disse.

"O que conseguimos fazer é transmitir dados com precisão por meio da luz em sua capacidade máxima de uma forma que nos permitirá aumentar massivamente nossa largura de banda."

Comunicações de fibra óptica de última geração, como aqueles usados ​​na National Broadband Network (NBN) da Austrália, use apenas uma fração da capacidade real da luz, transportando dados no espectro de cores.

Novas tecnologias de banda larga em desenvolvimento usam a oscilação, ou forma, de ondas de luz para codificar dados, aumentando a largura de banda também fazendo uso da luz que não podemos ver.

Esta tecnologia mais recente, na vanguarda das comunicações ópticas, carrega dados sobre ondas de luz que foram torcidas em uma espiral para aumentar ainda mais sua capacidade. Isso é conhecido como luz em um estado de momento angular orbital, ou OAM.

Em 2016, o mesmo grupo do Laboratório de Nanofotônica de Inteligência Artificial da RMIT (LAIN) publicou um artigo de pesquisa disruptivo na revista Science descrevendo como eles conseguiram decodificar uma pequena faixa dessa luz torcida em um chip nanofotônico. Mas a tecnologia para detectar uma ampla gama de luz OAM para comunicações ópticas ainda não era viável, até agora.

"Nosso detector nanoeletrônico OAM miniatura é projetado para separar diferentes estados de luz OAM em uma ordem contínua e para decodificar as informações transportadas pela luz torcida, "Ren disse.

"Para fazer isso anteriormente, seria necessária uma máquina do tamanho de uma mesa, o que é completamente impraticável para telecomunicações. Ao usar nanofolhas topológicas ultrafinas medindo uma fração de milímetro, nossa invenção faz esse trabalho melhor e se encaixa na extremidade de uma fibra óptica. "

Diretor do LAIN e Vice-Chanceler Adjunto Associado para Inovação em Pesquisa e Empreendedorismo na RMIT, Professor Min Gu, disse que os materiais usados ​​no dispositivo eram compatíveis com os materiais à base de silício usados ​​na maioria das tecnologias, tornando mais fácil escalar para aplicações da indústria.

"Nosso detector nanoeletrônico OAM é como um 'olho' que pode 'ver' informações transportadas por luz torcida e decodificá-las para serem compreendidas pela eletrônica. O alto desempenho desta tecnologia, o baixo custo e o tamanho minúsculo tornam-no uma aplicação viável para a próxima geração de comunicações ópticas de banda larga, " ele disse.

"Ele se encaixa na escala da tecnologia de fibra existente e pode ser aplicado para aumentar a largura de banda, ou potencialmente a velocidade de processamento, dessa fibra em mais de 100 vezes nos próximos dois anos. Essa fácil escalabilidade e o enorme impacto que ela terá nas telecomunicações é o que é tão empolgante. "

Gu disse que o detector também pode ser usado para receber informações quânticas enviadas por meio de luz de torção, o que significa que poderia ter aplicações em uma ampla gama de comunicações quânticas de ponta e pesquisas de computação quântica.

"Nosso dispositivo nanoeletrônico desbloqueará todo o potencial da luz torcida para futuras comunicações ópticas e quânticas, "Gu disse.