Tạp chí khoa học danh tiếng Nature vừa công bố công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Mỹ và Israel về công nghệ truyền dữ liệu cho phép tốc độ mạng wifi đạt mức kỷ lục 2.5 Tb/giây. Với tốc độ như vậy, người ta có thể truyền dữ liệu của 7 đĩa Bluray hay 66 DVD chỉ trong một giây, gấp 8.000 lần tốc độ mạng nhanh nhất hiện nay FiOS của Verizon.
![[IMG]](http://i98.photobucket.com/albums/l241/han_vu_duong_hau/anh/450px-Angular_momentum_conservationsvg-1.png)
Trước khi tìm hiểu về công nghệ mới này, chúng ta cần biết một số khái niệm cơ bản. Các bạn đã quen thuộc với khái niệm lượng tử ánh sáng hay photon ở phổ thông, và các tín hiệu vô tuyến (không dây) chính là các sóng photon mang thông tin mã hóa. Trong kỹ thuật truyền tin, các nhà khoa học quan tâm tới một đại lượng vật lý của chùm sáng đó là moment xung lượng (angular momentum). Ở mức độ vĩ mô chúng ta hiểu đơn giản đại lượng này là tích có hướng (cross product) của moment tuyến tính nhân với bán kính của tâm quay. Còn khi xem xét ở mức độ lượng tử, moment xung lượng của chùm sáng gồm hai thành phần: moment xung lượng spin (spin angular moment-SAM) và moment xung lượng quỹ đạo (orbital angular moment - OAM). Chúng ta có thể hiểu nôm na khái niệm này qua mô hình trái đất quay quanh mặt trời: SAM đặc trưng cho sự tự quay quanh trục của trái đất còn sự quanh của trái đất đặc trưng bởi OAM.
![[IMG]](http://i98.photobucket.com/albums/l241/han_vu_duong_hau/anh/_61077583_61077582-1.jpg)
![[IMG]](http://i98.photobucket.com/albums/l241/han_vu_duong_hau/anh/61079971_spiral_nature_304-1.jpg)
Kỹ thuật truyền tin hiện nay mới chỉ sử dụng moment xung lượng spin của chùm photon, khi đó thông tin được mã hóa ở trạng thái 0 và 1 sẽ được đặc trưng bởi giá trị quy ước tương ứng của SAM. Trong công trình vừa được công bố, ngoài SAM, thông tin còn được mã hóa dựa trên giá trị của OAM. Do đó, lượng thông tin mà chùm sáng có thể mang nhiều hơn gấp đôi mà không phải mở rộng dải sóng. Trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học chuẩn bị 8 chùm sáng mang thông tin, sau đó họ điều khiển để các chùm sáng này xoắn lại thành một chùm sáng đơn giống như sự xoắn ở các DNA. Thiết bị thu nhận tín hiệu sẽ tách chùm sáng này thành các chùm thành phần và giải mã các thông tin, kết quả kiểm tra cho thấy công nghệ này cho tốc độ truyền tải lên tới 2.5 TB/giây.
Nhược điểm hiện tại của công nghệ này là, trong thí nghiệm khoảng cách truyền tải mới chỉ dừng ở khoảng 1 mét và về mặt lý thuyết khoảng cách truyền tín hiệu tối đã chỉ đạt 1 km do nhiễu loạn của môi trường. Tuy nhiên những nhược điểm này có thể loại bỏ khi công nghệ này này được cải tiến và sử dụng để truyền tải thông tin vệ tinh hoặc hệ thống cáp quang internet tốc độ cao.
Để tìm hiểu thêm chi tiết, các bạn có thể download bài báo ở đây
Trước khi tìm hiểu về công nghệ mới này, chúng ta cần biết một số khái niệm cơ bản. Các bạn đã quen thuộc với khái niệm lượng tử ánh sáng hay photon ở phổ thông, và các tín hiệu vô tuyến (không dây) chính là các sóng photon mang thông tin mã hóa. Trong kỹ thuật truyền tin, các nhà khoa học quan tâm tới một đại lượng vật lý của chùm sáng đó là moment xung lượng (angular momentum). Ở mức độ vĩ mô chúng ta hiểu đơn giản đại lượng này là tích có hướng (cross product) của moment tuyến tính nhân với bán kính của tâm quay. Còn khi xem xét ở mức độ lượng tử, moment xung lượng của chùm sáng gồm hai thành phần: moment xung lượng spin (spin angular moment-SAM) và moment xung lượng quỹ đạo (orbital angular moment - OAM). Chúng ta có thể hiểu nôm na khái niệm này qua mô hình trái đất quay quanh mặt trời: SAM đặc trưng cho sự tự quay quanh trục của trái đất còn sự quanh của trái đất đặc trưng bởi OAM.
Kỹ thuật truyền tin hiện nay mới chỉ sử dụng moment xung lượng spin của chùm photon, khi đó thông tin được mã hóa ở trạng thái 0 và 1 sẽ được đặc trưng bởi giá trị quy ước tương ứng của SAM. Trong công trình vừa được công bố, ngoài SAM, thông tin còn được mã hóa dựa trên giá trị của OAM. Do đó, lượng thông tin mà chùm sáng có thể mang nhiều hơn gấp đôi mà không phải mở rộng dải sóng. Trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học chuẩn bị 8 chùm sáng mang thông tin, sau đó họ điều khiển để các chùm sáng này xoắn lại thành một chùm sáng đơn giống như sự xoắn ở các DNA. Thiết bị thu nhận tín hiệu sẽ tách chùm sáng này thành các chùm thành phần và giải mã các thông tin, kết quả kiểm tra cho thấy công nghệ này cho tốc độ truyền tải lên tới 2.5 TB/giây.
Nhược điểm hiện tại của công nghệ này là, trong thí nghiệm khoảng cách truyền tải mới chỉ dừng ở khoảng 1 mét và về mặt lý thuyết khoảng cách truyền tín hiệu tối đã chỉ đạt 1 km do nhiễu loạn của môi trường. Tuy nhiên những nhược điểm này có thể loại bỏ khi công nghệ này này được cải tiến và sử dụng để truyền tải thông tin vệ tinh hoặc hệ thống cáp quang internet tốc độ cao.
Để tìm hiểu thêm chi tiết, các bạn có thể download bài báo ở đây
