Unos científicos han ideado una nueva forma de enviar información en rayos láser a través de la atmósfera sin que dicha información sea alterada por las turbulencias atmosféricas, un problema, este último, que tradicionalmente ha impedido el uso de telecomunicaciones por rayo láser dentro de la atmósfera terrestre. En un experimento pionero, han demostrado que la información codificada en un haz de luz láser puede resistir las turbulencias atmosféricas. Este notable avance tecnológico abre nuevas posibilidades para las telecomunicaciones ópticas y cuánticas a larga distancia.
El logro es obra de un equipo encabezado por Cade Peters, de la Universidad de Witwatersrand en Sudáfrica, y Vagharshak Hakobyan, de la Universidad de Burdeos en Francia.
El experimento, el primero de su tipo en todo el mundo, se llevó a cabo en el campus de Johannesburgo de la Universidad de Witwatersrand.
Los sistemas de comunicación óptica modernos utilizan diferentes propiedades de la luz, como el color, la intensidad y la polarización, para transmitir información. Los cables de fibra óptica protegen estas señales de muchas interferencias externas, pero enviar luz a través del aire es muy problemático.
Los cambios en la temperatura y la presión del aire crean turbulencias atmosféricas, que pueden distorsionar un haz láser durante su propagación. Esto puede dañar la información que transporta.
Peters, Hakobyan y sus colegas decidieron adoptar una estrategia diferente a la convencional al codificar la información. En el nuevo sistema que han ideado, la información se codifica en una propiedad especial de la luz conocida como topología. La topología es una estructura matemática que describe propiedades que permanecen inalteradas incluso cuando un objeto se estira o se deforma.
Para introducir esta información en los rayos láser, los investigadores recurrieron a lo que puede definirse como un skyrmion óptico.
Luego transmitieron los haces láser entre dos edificios del campus citado, separados por una distancia de varios cientos de metros, exponiendo los rayos de luz láser a las turbulencias atmosféricas naturales.
Aunque la forma de la luz que llegaba al receptor era significativamente diferente de la del haz enviado, la información contenida en su topología permaneció intacta.
Este experimento ha demostrado que la información codificada en la topología de la luz permanece intacta incluso cuando el haz láser que la transporta se ve fuertemente distorsionado por las turbulencias atmosféricas.
El avance científico y tecnológico que se ha conseguido podría ayudar a allanar el camino hacia unas telecomunicaciones ópticas de larga distancia más fiables, incluyendo enlaces con satélites y con naves espaciales y, potencialmente, una mejor conectividad telemática en zonas remotas.
Peters, Hakobyan y sus colegas exponen los detalles técnicos de su innovación en la revista académica Science Advances, bajo el título “Topological robustness of optical skyrmions through a real-world free-space link”.
