پژوهش جدید در زمینه نور ساختاریافته (structured light) نشان میدهد که پژوهشگران میتوانند الگوهای زیادی از نور را به عنوان یک الفبای کدگذاری بدون نگرانی در مورد اینکه کانال چه اندازه نویزدار است، به کار ببرند.

به نظر میرسد که الگوهای نوری در آینده ی الفبای رمزگذاری بزرگ در مخابرات (ارتباطات) نوری فوق العاده نوید بخش هستند، اما اعوجاج آن ها مثلا در تلاطم جوی یا در فیبر نوری خمیده، مانع پیشرفت میشود.

اکنون پژوهشگران در دانشگاه ویت واترزرند (ویتس)، یک پروتکل ارتباط نوری جدید را طرح ریزی کرده اند که از الگوهای فضایی نور برای کدگذاری چند بعدی طوری استفاده می کند که نیازی به شناسایی الگوها نیست، بنابراین بر محدودیت پیشین اعوجاج الگوها در کانالهای نویزدار غلبه می کند. حاصل این کار، کدگذاری پیشرفته بیش از 50 الگوی نور بُرداری فرستاده شده و تقریبا فاقد نویز در یک جو متلاطم است که رویکرد نوینی را در ارتباطات نوری با نرخ ارسال بیت بالا ایجاد می کند.

گروه ویتس از آزمایشگاه نور ساختار یافته در مدرسه فیزیک ویتس، از یک ویژگی تغییر ناپذیر جدید نور برُداری به منظور کد گذاری اطلاعات استفاده کردند. این کمیت که گروه آن را "برداری بودن" می نامد، از 0 تا 1 مقیاس بندی میشود و وقتی که از میان یک کانال نویزدار عبور می کند، بدون تغییر باقی می ماند.

برخلاف مدولاسیون دامنه سنتی که 0 یا 1 (یعنی فقط یک الفبای دو حرفی) است، گروه تحقیق از این تغییر ناپذیری استفاده کردند تا بازه برداری بودن 0 تا 1 را به بیش از 50 بخش (0، 0.02، 0.04 و غیره تا 1) برای رسیدن به یک الفبای 50 حرفی تقسیم بندی کنند. چون کانالی که اطلاعات در آن فرستاده میشود، برداری بودن را مخدوش نمی کند، هم فرستنده و هم دریافت کننده همیشه روی مقدار توافق خواهند داشت. از این رو، اطلاعات بدون نویز انتقال می یابند.

مشکل اساسی که گروه بر آن چیره شد، استفاده کردن از الگوهای نور به صورتی است که نیازی به "شناسایی" آن ها نداریم به طوریکه اعوجاج طبیعی کانال های نویزدار را میتوان نادیده گرفت. در عوض، کمیت تغییر ناپذیر، فقط نور را در اندازه گیری های خاصی "به هم می افزاید" و نمایانگر کمیتی است که اصلا با اعوجاج مواجه نمیشود.

پروفسور اندرو فوربس Andrew Forbes از مدرسه فیزیک ویتس می گوید: "این یک پیشرفت بسیار هیجان انگیز است، زیرا ما سرانجام می توانیم الگوهای نور بسیاری را به عنوان یک الفبای کدگذاری بدون نگرانی در مورد اینکه کانال چه قدر نویزدار است، به کار ببریم." "در واقع، تنها محدودیت در میزان بزرگ بودن الفبا میتواند در میزان کیفیت آشکارسازها باشد و به هیچ وجه تحت تاثیر نویز کانال نیست."

نویسنده مسئول مقاله، کِشان سینگ Keshaan Singh می افزاید:"ایجاد و آشکارسازی مدولاسیون برداری بودن، به چیزی بیش از فناوری ارتباطات معمول نیاز ندارد لذا به پروتکلِ الگو- محور ما اجازه می دهد تا بلافاصله در تنظیمات دنیای حقیقی مستقر شود."

این گروه هم اکنون ارائه نمایش هایی را در فیبر نوری و در لینکهای سریع در فضای آزاد آغاز کرده اند و معتقدند که این روش میتواند در دیگر کانالهای نویزدار از جمله زیرآب به کار گرفته شود.

منبع:

Researchers demonstrate noise-free communication with structured light