현대 생활은 정보를 전달 수단으로 인코딩하는 데 크게 의존합니다. 일반적인 방법 중 하나는 레이저를 사용하여 데이터를 인코딩한 다음 이를 광섬유 케이블을 통해 보내는 것입니다. 우리는 끊임없이 증가하는 정보 용량에 대한 수요를 인코딩할 수 있는 더 나은 방법을 지속적으로 찾아야 합니다.
핀란드 알토대학교 응용물리학과 연구팀이 정보를 전달하는 데 사용할 수 있는 작은 빛의 허리케인(과학자들은 소용돌이라고 부름)을 생성하는 새로운 방법을 발견했습니다. 이 방법은 전기장과 상호작용하는 금속 나노입자를 조작하는 것을 기반으로 합니다. 이 설계 접근 방식은 준결정의 기하학적 구조를 활용합니다. 이번 발견은 물리학의 큰 발전을 의미하며 정보를 전송하는 완전히 새로운 방법으로 이어질 수 있습니다.
이전 물리학 연구에서는 소용돌이 구조의 대칭성을 소용돌이 유형과 연결했습니다. 예를 들어, 나노크기 입자가 정사각형으로 배열된 경우 결과적인 빛은 단일 소용돌이를 갖게 됩니다. 육각형은 이중 소용돌이 등을 생성합니다. 더 복잡한 소용돌이에는 최소한 팔각형이 필요합니다.
이제 연구팀은 이론적으로 모든 유형의 소용돌이를 지원하는 형상을 만드는 방법을 발견했습니다.
연구에서 팀은 인간 머리카락의 약 100분의 1 크기인 100,000개의 금속 나노입자를 조작하여 독특한 디자인을 만들었습니다. 이 접근 방식의 핵심은 입자와 원하는 전기장 상호 작용이 최대인 위치가 아니라 최소인 위치를 찾는 것입니다.
이 발견은 광학 토폴로지 연구의 매우 활발한 분야에서 풍부한 미래 연구를 열어줍니다. 이는 또한 통신과 같이 인코딩된 정보를 전송하기 위해 빛이 필요한 분야에서 강력한 전송 방법의 초기 단계를 나타냅니다.
연구원들은 이러한 소용돌이를 광섬유 케이블을 통해 전송하고 목적지에서 열 수 있다고 설명합니다. 이를 통해 우리는 더 작은 공간에 정보를 저장하고 더 많은 정보를 한 번에 전송할 수 있습니다. 낙관적인 추정에 따르면 이 방법은 현재 광섬유로 전송되는 정보량의 8~16배를 달성할 수 있습니다.