可期:突破性新技术可使互联网速度提高100倍!

宽带光纤通过光纤以光速传输光脉冲信息,但是光在一端编码而在另一端处理的方式会影响数据速度。这是世界上第一个纳米光子设备,刚刚在《自然通讯》上发布,它通过一种特殊形式的“扭曲”光,编码了更多的数据,处理速度比传统光纤快得多。RMIT科学学院的任浩然博士是这篇论文的主要作者之一,他说他们为阅读扭曲的光线而设计的微型纳米光子设备是解锁超高速、超宽带通信所需的缺失的钥匙。任正非说:如今的光通信正面临着‘能力危机’,因为它们无法满足日益增长的大数据需求。成功做到的是通过最大容量的光精确传输数据,这将允许我们大幅增加带宽。

博科园-科学科普:目前最先进的光纤通信,就像澳大利亚国家宽带网络(NBN)使用的那样,通过传输光谱数据,只使用了实际光容量的一小部分。正在开发的新宽带技术利用光波的振荡或形状来编码数据,通过利用我们看不见的光来增加带宽。这一最新的技术,在光通信的前沿,携带数据的光波已经被扭曲成螺旋形,以进一步提高其能力。这被称为光在轨道角动量的状态或称OAM。2016年来自RMIT人工智能纳米光子学实验室(LAIN)的同一个研究小组在《科学杂志》(Science journal)上发表了一篇颠覆性的研究论文,描述了他们是如何在纳米光子学芯片上解码一小部分这种扭曲光的。

微型OAM纳米电子探测器可解码扭光,图片:RMIT Uinversity

但是迄今为止,用于光通信的大范围OAM光探测技术仍然是不可行的。微型OAM纳米电子探测器可以连续地分离不同的OAM光状态,并解码由扭曲光携带的信息。要做到这一点,以前需要一台桌子大小的机器,这对电信来说是完全不切实际的。通过使用超薄拓扑纳米片测量毫米的一部分,我们的发明做得更好,并适合于光纤的末端。

RMIT负责研究创新和创业的副副校长、LAIN主任Min Gu教授说:该设备中使用的材料与大多数技术中使用的硅基材料兼容,因此很容易扩大应用范围。OAM纳米电子探测器就像一只‘眼睛’,可以‘看到’由扭曲的光携带的信息,并将其解码,使其被电子学理解。

这项技术高性能、低成本、体积小,使其成为下一代宽带光通信的可行应用。它符合现有光纤技术的规模,可以应用于在未来几年内将该光纤的带宽(或潜在的处理速度)提高100倍以上。这种简单的可扩展性和它对电信的巨大影响是令人兴奋的。这种探测器还可以用来接收通过扭曲光发送的量子信息,这意味着它可以应用于整个前沿的量子通信和量子计算研究领域。纳米电子设备将为未来的光学和量子通信释放出扭曲光的全部潜能。

博科园-科学科普|研究/来自:RMIT大学

参考期刊文献:《Nature Communications》

DOI: 10.1038/s41467-018-06952-1

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