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Luz torcida envia dados pelo ar

Luz torcida envia dados pelo ar
O feixe de luz torcida foi enviado através do céu de Viena. [Imagem: Mario Krenn et al. - 10.1088/1367-2630/16/11/113028]

Luz torcida no ar

As transmissões de dados supervelozes usando luz torcida não precisam ficar confinadas às fibras ópticas.

Engenheiros austríacos enviaram feixes de luz torcida ao ar livre a uma distância de 3 km, recuperando seus dados apesar de todas as interferências impostas pelo ambiente.

A técnica consiste em fazer a frente da onda de luz girar em espiral ao redor de um eixo central - o nome técnico é momento angular orbital. Como não há um limite para o número de "giros" de cada fóton, teoricamente um feixe de luz pode transportar uma quantidade enorme de dados.

Bits e terabits

No ambiente estável de uma fibra óptica, já foram transmitidos dados a uma velocidade de 2,5 terabits por segundo com luz torcida - algo como 66 DVDs por segundo.

No experimento ao ar livre, Mario Krenn e seus colegas da Universidade de Viena por enquanto conseguiram codificar com confiabilidade apenas quatro bits, o suficiente para transmitir imagens de Mozart e de dois físicos famosos (Ludwig Boltzmann e Erwin Schrodinger) a uma distância de 3 km, muito mais do que os poucos centímetros cobertos até agora no interior de laboratórios.

Os dados foram codificados em um feixe de laser verde, tendo sido testadas 16 formas diferentes de torcer a luz. Uma câmera capturou os raios de luz e uma rede neural artificial foi usada para revelar o padrão de luz torcida codificado no laser e remover os distúrbios causados pela turbulência do ar.

Luz torcida envia dados pelo ar
As imagens foram recebidas com um nível de perda muito pequeno quando se leva em conta a interferência a que a luz está sujeita na atmosfera. [Imagem: Mario Krenn et al. - 10.1088/1367-2630/16/11/113028]

Comunicação via satélite por luz

Conforme a técnica da luz torcida seja aprimorada, ela deverá ser útil nas comunicações ópticas via satélite, a exemplo de testes recentes com ondas de rádio torcidas, que apresentaram, em transmissões ao ar livre, velocidades similares às das fibras ópticas.

Como, levando em conta a densidade do ar ao nível do solo, a espessura efetiva da atmosfera da Terra é de meros 6 km, isto mostra que a equipe austríaca está a meio caminho de demonstrar a comunicação via satélite por luz.

"O momento angular orbital da luz é teoricamente ilimitado, o que significa que, em teoria, pode-se codificar uma quantidade ilimitada de diferentes estados distinguíveis na luz. A expectativa é que este grau de liberdade adicional possa aumentar significativamente as taxas de transmissão de dados na comunicação clássica," disse Krenn.

Mas a técnica também poderá ser útil nas comunicações quânticas, com chaves secretas de criptografia escondidas em "fótons giratórios" - recentemente, a mesma equipe demonstrou esse potencial entrelaçando dois fótons em 103 dimensões. Em teoria, qualquer tentativa de bisbilhotar a informação dos fótons irá alterar seu spin e destruir a chave secreta, denunciando a espionagem.

Bibliografia:

Communication with spatially modulated light through turbulent air across Vienna
Mario Krenn, Robert Fickler, Matthias Fink, Johannes Handsteiner, Mehul Malik, Thomas Scheidl, Rupert Ursin, Anton Zeilinger
New Journal of Physics
Vol.: 16, 113028
DOI: 10.1088/1367-2630/16/11/113028




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