Rewolucja w telekomunikacji

Badacze wykorzystali w praktyce znane od dawna fizyczne zjawisko do "skręcenia" fal radiowych w kształt podobny do korkociągu. Dzięki temu na tym samym paśmie można przekazywać wiele strumieni danych.

Przez lata użyteczne pasma fal radiowych stały się niesamowicie zatłoczone i dla nowych środków przekazu brakuje miejsca, a istniejące już nie mogą zwiększyć przepustowości.

Obraz na ścianie

Jak zrewolucjonizować wykorzystanie fal elektromagnetycznych do transmisji audio, w sieciach Wi-Fi i przekazie obrazu telewizyjnego, wykorzystując zjawisko "orbitalnego momentu pędu", opisał w marcowym wydaniu magazynu naukowego "New Journal of Physics" prof. Bo Thide ze szwedzkiego Instytutu Fizyki Kosmosu wraz z włoskimi współpracownikami.

Analogią tego, co dzieje się z falami elektromagnetycznymi, jest układ Ziemia – Słońce. Planeta obraca się wokół własnej osi – z określonym momentem pędu, a jednocześnie obiega Słońce po orbicie.

Prof. Thide wraz z kolegami badał zjawisko od wielu lat. W magazynie "Nature Physics" w 2010 roku wykazał, że w przypadku fal elektromagnetycznych produkowanych przez czarne dziury zjawisko orbitalnego momentu pędu prowadzi do wytwarzania "skręconego" w korkociąg światła.

Chęć wykorzystania efektu w praktyce skłoniła zespół do przeprowadzenia eksperymentu. Odbył się w Wenecji. Badacze wysyłali obrazy za pomocą sygnału radiowego o długości fali 442 m z wyspy San Giorgio do Pałacu Dożów na placu Świętego Marka. Tłumy turystów obserwowały je na ścianie Pałacu Dożów.

Jak Galileusz

– To dokładnie to samo miejsce, gdzie Galileusz prezentował swój pierwszy teleskop władcom Wenecji 400 lat temu. Nie byli w ogóle przekonani. Mogli dostrzec księżyc Jowisza, ale twierdzili, że on musi być gdzieś w środku teleskopu – powiedział BBC News prof. Thide. – Do pewnego stopnia mogliśmy się czuć tak samo (niewiara ze strony społeczeństwa), więc powiedzieliśmy sobie: zademonstrujmy to publiczności.

Skręcanie fal jest stosunkowo proste. Podczas pierwszych eksperymentów naukowcy oddzielili jedną połówkę standardowego talerza anteny satelitarnej od drugiego i zmieszali oba sygnały.

Potem stosunkowo prymitywna antena została zastąpiona bardziej skomplikowaną. Wiązka fal radiowych została uformowana na podobieństwo korkociągu.

W kolejnych eksperymentach zespół wykorzystał bardziej wyrafinowaną antenę do wysyłania fal o częstotliwości 2,4 GHz – pasma wykorzystywanego przez sieci Wi[pauza]Fi. Badacze wyemitowali dwa sygnały audio w paśmie normalnie wykorzystanym przez jeden. Eksperyment powtarzali wielokrotnie z obrazami telewizyjnymi.