L'essor des mégadonnées et les progrès des technologies de l'information ont de sérieuses implications sur notre capacité à fournir une bande passante suffisante pour répondre à la demande croissante.

Andrew Forbes, professeur distingué à la Wits School of Physics et responsable du Structured Light Laboratory, et collaborateurs, recherchent des sources alternatives capables de prendre le relais là où les systèmes de communication optique traditionnels sont susceptibles de tomber en panne à l'avenir.

"L'équipe a démontré plus de 100 modèles de lumière utilisés dans une liaison de communication optique, augmenter potentiellement de 100 fois la bande passante des systèmes de communication, " dit Forbes.

Les systèmes de communication optique traditionnels modulent l'amplitude, phase, polarisation, la couleur et la fréquence de la lumière transmise. Malgré ces technologies, il est prévu qu'un plafond de bande passante sera atteint dans un avenir proche.

"Mais la lumière a aussi un "modèle" - la distribution d'intensité de la lumière - c'est-à-dire à quoi cela ressemble sur une caméra ou un écran. Étant donné que ces modèles sont uniques, ils peuvent être utilisés pour coder des informations, " explique-t-il. " La bande passante future peut être augmentée précisément par le nombre de modèles de lumière que nous sommes capables d'utiliser. Dix modèles signifient une augmentation de 10 fois de la bande passante existante, car 10 nouveaux canaux émergeraient pour le transfert de données."

Actuellement, les systèmes de communication optique modernes n'utilisent qu'un seul modèle. Cela est dû à des obstacles techniques dans la façon d'emballer les informations dans ces modèles de lumière, et comment récupérer l'information. L'équipe a montré la transmission de données avec plus de 100 modèles de lumière, exploiter trois degrés de liberté dans le processus.

"Nous avons utilisé des hologrammes numériques écrits sur un petit écran à cristaux liquides et montré qu'il est possible d'avoir un hologramme encodé avec plus de 100 motifs en plusieurs couleurs, " dit Forbes. " C'est le plus grand nombre de modèles créés et détectés sur un tel appareil à ce jour. Nous avons effectivement montré qu'emballer plus d'informations dans la lumière a le potentiel d'augmenter de 100 fois la bande passante."

L'étape suivante consiste à sortir du laboratoire et à démontrer la technologie dans un système réel. L'approche peut être utilisée dans les réseaux en espace libre et en fibre optique.

Dans une étude connexe, Forbes et ses collègues physiciens de Wits ont démontré qu'une correction d'erreur en temps réel dans les communications quantiques est possible. "Cela a d'énormes implications pour le transfert de données rapide et sécurisé à l'avenir et contribuera aux avancées technologiques qui cherchent à établir des liaisons de communication quantique plus sécurisées sur de longues distances, " dit Forbes.

"Essentiellement, la recherche démontre que parfois la nature ne peut pas faire la différence entre les mondes quantique et classique (ou réel) et qu'une zone grise existe entre les deux mondes appelée « intrication classique ». En travaillant dans cette zone grise entre le classique et le quantique, nous pouvons montrer un transfert de données rapide et sécurisé sur des liens du monde réel."