Не оптоволокном единым: российские физики нашли способ обогнать самый быстрый интернет на планете

Что, если главным препятствием на пути к высокоскоростному интернету из космоса является не мощность спутников, а… турбулентность в атмосфере? Российские учёные, похоже, нашли элегантное решение этой сложнейшей задачи, открывая новую главу в развитии космической связи.

Современная свободно-пространственная оптическая связь (FSO) — это передача данных с помощью лазерных лучей через открытое пространство, без оптоволоконного кабеля. Её ключевые преимущества — это высокая потенциальная скорость и безопасность. Однако у технологии есть и серьёзные недостатки: атмосферные помехи (туман, дождь, турбулентность) искажают сигнал, а пропускная способность всё ещё отстаёт от проводных аналогов. Новая разработка специалистов из Университета ИТМО и их коллег из других научных центров призвана кардинально изменить эту ситуацию.

Вихри, которые несут информацию

В основе инновационного метода лежит использование так называемых структурированных лазерных пучков, или оптических вихрей. Эти пучки света закручены по спирали и обладают особым свойством — орбитальным угловым моментом. Каждый такой вихрь можно использовать в качестве независимого канала для передачи информации. Совокупность этих пучков образует сложную световую "гребёнку".

Ключевые преимущества подхода

1. Многоканальность: оОдин лазерный луч одновременно передаёт несколько потоков данных.
2. Устойчивость: закодированная в вихревых пучках информация лучше противостоит деформациям в атмосфере.
3. Ёмкость: технология позволяет кодировать значительно большие объёмы данных по сравнению с традиционными методами.

Простота как синоним надёжности

Уникальность работы российских исследователей заключается не только в самой идее использования вихрей, но и в практической реализации метода. Ранее для создания и управления такими сложными световыми структурами требовалось дорогостоящее и громоздкое оборудование — пространственные модуляторы света. Учёным удалось обойти это ограничение, разработав более простые и надёжные методики генерации "гребёнки". Это открывает путь к созданию компактных и эффективных систем связи.

"Наша технология гибкого управления параметрами вихревых пучков фактически позволяет создать "супермагистраль" для данных в небе. Это скачок в пропускной способности и надёжности, который критически важен для будущего космических коммуникаций", — отмечают разработчики.

Первостепенное значение эта технология будет иметь для спутниковых систем связи, где скорость и качество передачи данных на Землю напрямую влияют на эффективность всей сети. Однако область её применения не ограничивается космосом. Она найдёт применение и в наземных системах, особенно там, где требуется обеспечить высочайший уровень защищённости и устойчивости канала к электромагнитным помехам.

Интересный факт: идея использования орбитального углового момента света для умножения каналов связи родилась ещё в 1990-х годах, но долгое время оставалась лабораторным экспериментом из-за сложности технической реализации. Прорыв российских учёных приближает её к коммерческому использованию.

Разработка команды ИТМО — это не просто очередное улучшение, а качественный рывок вперёд. Она обещает решить фундаментальные проблемы оптической связи, делая мечту о глобальном высокоскоростном интернете из любого уголка планеты ещё ближе к реальности.