Bẻ "cong" ánh sáng?
Sử dụng các hạt ánh sáng, ví dụ như photon để truyền thông tin không hoàn toàn là một phương pháp mới. Trước đây, người ta đã sử dụng photon trong nhiều bài kiểm tra để xác định độ chính xác của các mạng lượng tử ở những khoảng cách xa. Kết quả, các nhà khoa học thấy rằng: truyền thông lượng tử chỉ được truyền đi tốt nhất trong các tầng không gian.
Tuy nhiên, một nhóm nghiên cứu khác đã tìm ra cách sử dụng photon để truyền thông tin và dữ liệu không dây để tạo ra mạng Internet nhanh hơn tốc độ bây giờ gấp nhiều lần. Và nó còn có khả năng thay thế cho cáp quang – vốn dĩ hay gặp nhiều trục trặc và tín hiệu đường truyền không ổn định.
Nghiên cứu do các nhà khoa học ở Trường Đại học Glasgow, Anh và các đồng nghiệp ở Đức, New Zealand và Canada thực hiện. Khám phá đã được công bố trên tạp chí Science Advances và được gọi là “momen xung lượng quỹ đạo” (OAM).
Họ thực hiện công việc nghiên cứu bằng cách “xoắn” ánh sáng đi qua không gian mở. Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã vặn các photon bằng cách cho chúng đi qua một loại kỹ thuật tạo ảnh ba chiều đặc biệt. Cơ chế hoạt động của chúng cũng tương tự như thẻ tín dụng.
Vì có khả năng di chuyển qua những không gian mở này, nên các photon bị xoắn có thể mang được nhiều dữ liệu hơn trong mỗi lần truyền. Đồng thời, chúng cũng có khả năng chống chịu cao hơn đối với những giao thoa do không khí bị nhiễu loạn tạo ra.
Kỹ thuật tạo ảnh ba chiều cho phép photon mang được nhiều thông tin hơn so với các mã nhị phân 1 và 0 thông thường- được sử dụng trong truyền thông kỹ thuật số ngày nay. Phương thức này cũng tương tự như cách một mạng lượng tử dựa vào các bit lượng tử (qubit) để chuyển tiếp thông tin.
Nhóm nghiên cứu đã xây dựng một khu vực mô phỏng môi trường đô thị với những nguồn có thể gây ra sự gián đoạn tín hiệu ở Erlangen, Đức. Sau thí nghiệm, họ thấy phương pháp mới đạt hiệu quả trên quãng đường dài 1,6 km.
Nhanh hơn và đáng tin cậy hơn
Phát triển các phương tiện đáng tin cậy để chuyển tải thông tin là điều vô cùng cần thiết, vì nó đáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ dữ liệu và thông tin trong thời điểm hiện tại.
Ông Martin Lavery, người đứng đầu của Nhóm nghiên cứu cấu trúc photon ở Glasgow, cho biết: "Trong thời đại ngày nay, việc tiêu thụ dữ liệu toàn cầu đang phát triển theo hệ số mũ. Điều đó buộc các nhà nghiên cứu phải tạo ra các phương pháp mới để chuyển tải thông tin, nhằm theo kịp với đà tăng trưởng của kho dữ liệu khổng lồ trên toàn thế giới".
“Hệ thống truyền thông có thể truyền dữ liệu không dây phải có tiềm năng làm thay đổi cách truy cập trực tuyến ở các nước đang phát triển, những hệ thống phòng thủ và các thành phố trên toàn thế giới”, ông nói thêm.
Đến hiện tại, vì sợi cáp quang vẫn là cách nhanh nhất để truyền thông tin, nên ông Lavery tin rằng phương pháp của họ “sẽ tạo ra một băng thông của sợi quang, nhưng không cần hệ thống dây nhợ lằng nhằng”.
Mặc dù có có nhiều lợi thế nổi bật, nhưng loại hình truyền thông này cũng có những giới hạn riêng. Đầu tiên, vì phương pháp mới dựa vào các photon nên chúng không thể được sử dụng để truyền thông tin trong nhà. Thứ hai, khi xây dựng một mạng không dây thực tế, chúng ta phải xem xét đến nhiều vấn đề như: liệu nó có chịu được ảnh hưởng từ điều kiện môi trường cực kì khắc nghiệt hay nó có thể xử lý hiệu quả bao nhiêu thông tin?
Nhưng dù sao đi nữa thì nhóm nghiên cứu của ông Lavery đã đạt được một thành tựu đầy hứa hẹn.
"Nhờ vào phát hiện mới này, chúng ta có thể suy nghĩ lại phương pháp tiếp cận các kênh truyền thông tin. Và việc cải tiến các hệ thống quang học để chúng thích nghi với những điều kiện khác là điều cần thiết. Chúng ta đang tiến đến gần việc triển khai OAM trong những môi trường đô thị thực sự. Đây quả thật là một điều rất đáng mừng”, ông Lavery nói.
