Para ilmuwan menemukan cara untuk mengkodekan lebih banyak data ke dalam cahaya dengan menciptakan pusaran cahaya dengan quasicrystals. Metode ini berpotensi meningkatkan kecepatan transmisi data melalui serat optik hingga 16 kali lipat, menandai kemajuan signifikan dalam teknologi telekomunikasi.
Kehidupan modern sangat bergantung pada pengkodean informasi yang efisien untuk transmisi. Metode umum melibatkan pengkodean data dalam sinar laser dan mengirimkannya melalui kabel serat optik. Seiring dengan meningkatnya permintaan akan kapasitas data, menemukan metode pengkodean yang lebih canggih sangatlah penting.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Terobosan dalam Penciptaan Pusaran Cahaya
Para peneliti di Departemen Fisika Terapan Universitas Aalto telah mengembangkan cara baru untuk menciptakan “badai” cahaya kecil, yang disebut vortisitas, yang dapat membawa informasi. Teknik ini memanipulasi nanopartikel logam yang berinteraksi dengan medan listrik. Desainnya, berdasarkan geometri quasicrystal, disusun oleh Peneliti Doktoral Kristian Arjas dan secara eksperimental direalisasikan oleh Peneliti Doktoral Jani Taskinen, keduanya anggota kelompok Dinamika Kuantum Profesor Päivi Törmä.
Terobosan ini menandai kemajuan signifikan dalam bidang fisika dan menjanjikan pendekatan inovatif dalam transmisi data.
Menjelajahi Struktur Pusaran Cahaya
Pusaran dalam hal ini seperti badai yang terjadi pada seberkas cahaya, dimana pusat yang tenang dan gelap dikelilingi oleh cincin cahaya terang. Sama seperti mata badai yang tenang karena angin di sekitarnya bertiup ke arah yang berbeda, mata pusaran menjadi gelap karena medan listrik dari cahaya terang yang menunjuk ke arah yang berbeda pada sisi pancaran yang berbeda.
Penelitian fisika sebelumnya telah menghubungkan jenis vortisitas yang dapat muncul dengan seberapa besar simetri yang ada pada struktur yang menghasilkannya. Misalnya, jika partikel di skala nano disusun dalam kotak, cahaya yang dihasilkan memiliki pusaran tunggal; segi enam menghasilkan pusaran ganda dan seterusnya. Pusaran yang lebih kompleks memerlukan setidaknya bentuk segi delapan.
Kini Arjas, Taskinen, dan tim menemukan metode untuk menciptakan bentuk geometris yang secara teoritis mendukung segala jenis pusaran.
“Penelitian ini mengenai hubungan antara simetri dan rotasi pusaran, yakni jenis vortisitas apa yang bisa kita hasilkan dengan jenis simetri apa. Desain quasicrystal kami berada di tengah-tengah antara keteraturan dan kekacauan,” kata Törmä.
Memanipulasi Nanopartikel untuk Transmisi Informasi Tingkat Lanjut
Dalam penelitian mereka, kelompok tersebut memanipulasi 100.000 nanopartikel logam, masing-masing berukuran kira-kira seperseratus helai rambut manusia, untuk menciptakan desain unik mereka. Kuncinya terletak pada menemukan di mana partikel paling sedikit berinteraksi dengan medan listrik yang diinginkan.
'Medan listrik mempunyai titik-titik dengan getaran tinggi dan titik-titik yang pada dasarnya mati. Kami memasukkan partikel ke titik mati, yang menutup semua hal lainnya dan memungkinkan kami memilih bidang dengan properti paling menarik untuk aplikasi,' kata Taskinen.
Prospek Masa Depan dan Tantangan Praktis
Penemuan ini membuka banyak penelitian masa depan di bidang studi topologi cahaya yang sangat aktif. Hal ini juga mewakili langkah awal cara yang ampuh untuk mengirimkan informasi dalam domain di mana cahaya diperlukan untuk mengirimkan informasi yang dikodekan, termasuk telekomunikasi.
'Misalnya, kita dapat mengirimkan pusaran ini ke kabel serat optik dan membongkarnya di tempat tujuan. Ini akan memungkinkan kita menyimpan informasi ke dalam ruang yang jauh lebih kecil dan mengirimkan lebih banyak informasi sekaligus. Perkiraan optimistis adalah 8 hingga 16 kali lipat jumlah informasi yang dapat kita berikan melalui serat optik,' kata Arjas.
Penerapan praktis dan skalabilitas desain tim kemungkinan memerlukan waktu bertahun-tahun dalam rekayasa. Namun, kelompok Quantum Dynamics di Aalto sedang sibuk meneliti superkonduktivitas dan meningkatkan LED organik.
Kelompok ini menggunakan infrastruktur penelitian OtaNano untuk teknologi nano, mikro, dan kuantum dalam studi perintis mereka.
Referensi: “Penguat muatan topologi tinggi dalam quasicrystals” oleh Kristian Arjas, Jani Matti Taskinen, Rebecca Heilmann, Grazia Salerno dan Päivi Törmä, 5 November 2024, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038/s41467-024-53952-5
RakyatPos.ID Network
