Bir telefon görüşmesi yaptığınızda veya internette gezinirken, her saniyede milyarlarca bit ileten fiber optik bağlantılar üzerinden çok fazla iletişim gerçekleşir.
Yakın zamanda yapılan bir deney, ışık dalgalarını "bükmek", daha önce hiç olmadığı kadar fazla bilgi içermek ve sinyali pratik bir mesafeye göndermek mümkün olabileceğini göstermektedir. Bu durumda, fizikçiler iki ada arasında "Merhaba Dünya" mesajını göndermek için bükülmüş lazer ışığı kullandılar. [Fizikte En Büyük 9 Çözünmeyen Gizem]
Işık dalgaları iletişimde her zaman kullanılır. Radyo, fiber optiklerde yaygın olan lazerler gibi bir ışık türüdür. İçeri ve dışarı bilgi almak için, dalganın genliği (AM radyoda olduğu gibi), dalganın frekansı (FM radyosunda kullanılır) ve hatta faz ve polarizasyon (ilk iki ile birlikte fiber optiklerde kullanılır) kullanılabilir.
Bilginin sadece tek bir ışık dalgasına kodlanması için sadece dört özelliği veya sözde serbestlik derecesini kullanabilmesi, foton ile ne kadar iletişim kurabileceğini sınırlar. Viyana Üniversitesi'nden bir uluslararası ekip, bilgiyi başka bir özelliğe, açısal momentuma, bir ışık dalgasının içine kodlayıp kodlamadıklarını görmek için çok yararlı bir yolla göndermeyi isteyip istemediklerini görmek istediler - bu durumda, yaklaşık 88 mil (142 kilometre) Kanarya Adaları'nda iki gözlem evi.
Kulağa tuhaf geliyor, ışık açısal momentuma sahip. Bunun nedeni, foton yayıldığı için aslında "katlanıyor" ve belirli sayıda devir yapıyor. Son yıllarda, fizikçiler, ışığın açısal momentumunu değiştirerek, bu bükülmelerin sayısını arttırmanın yollarını bulmuşlardır.
Üniversitenin doktora öğrencisi olan Mario Krenn, "Ek bir serbestlik derecesi yaptığımızda, aynı kanalda [bu durumda, ışığın dalga boyunda] kullanabilir ve bilgi miktarını n faktörü ile artırabiliriz". Viyana ve sonuçları ana hatlarıyla iki araştırmanın baş yazarı WordsSideKick.com'a anlattı. Bu durumda, "n", ışığın açısal momentumundaki "modların" sayısıdır. Modlar, açısal momentum ölçümlerinin tamsayı katlarıdır. Örneğin beş modlu ve 10 kanallı bir aktarım, artık orijinal 10 kanalın yapabileceği kadar beş kat fazla bilgi gönderme kapasitesine sahip olacaktı.
Normalde, eğer lazer ışığına boş bir ekrana çarparak deneye bakılırsa, bir halka olarak görünecektir. Işık sinyali üzerindeki açısal momentum ölçümünü üst üste bindirmek için bir bilgisayar kullanmak, kodu çözülebilen farklı desenler oluşturur. Araştırmacılar, "Merhaba Dünya" mesajıyla sonuçlanan bir ışık kalıbı oluşturmak için bu yöntemi kullandılar.
Kodlama bilgileri, deneyin yalnızca bir kısmıydı. Bir sonraki adım, bilgiyi bir mesafeye gönderiyordu. Krenn, daha önce fotonik alanındaki çoğu insanın bir mesajın atmosferin içinden geçebileceğini düşünmediğini söyledi. Çünkü açısal momentumun ışığın kırılma indisine, hava basıncına veya neme bağlı olarak değiştiğine inanıyorlardı.
Yanlışlardı. Ekip, La Palma ve Tenerife adalarındaki iki gözlem evi arasında yeşil bir lazer ışını ateşlediğinde, alıcı sinyali bükerek, takımın bükülmüş ışığa verdiği açısal momentumdaki değişiklikleri tespit edebilirdi. Krenn, "3 kilometreden daha fazla bir şey elde etmek için gerçekten şaşırdık" dedi.
Neden işe yaradığı hala biraz belirsiz. Bu tür ölçümlere ne kadar hava girdiğine dair varsayımlar basitçe yanlış olabilir.
Bu başarı ile deney, sonunda iletişimde kullanılabilecek daha fazla iş için bir yol açar. Krenn, gönderenin ve alıcının nispeten basit ve hazır olduğunu söyledi. Hesaplamalı ağır kaldırma, sinyali işliyordu, ama aynı zamanda, iyi kullanılmış matematik tekniğini kullandı. “Karmaşıklığı azaltmak istedik” dedi.
Sonuçlar, Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabının 15 Kasım tarihli sayısında iki çalışmada yayınlandı.
Canlı Bilim ile ilgili orijinal makale.