Işık Hüzmesiyle Veri İletimi: Atmosferik Bozulmaların Üstesinden Gelen Çığır Açan Teknoloji.

Güney Afrika’daki Wits Üniversitesi ve Fransa’daki Bordeaux Üniversitesi araştırmacıları, atmosferik bozulmaları düzeltmek için karmaşık sistemlere ihtiyaç duymadan, açık havada optik verilerin iletilmesi yöntemini geliştirdi. Bu çığır açan teknoloji, telekomünikasyon alanındaki en eski sorunlardan birine çözüm sunuyor.

Açık havadan veri göndermek her zaman karmaşık bir süreç olmuştur. Dünya atmosferi, sıcak ve soğuk hava kütlelerinin girdabı gibi olup, ışık sinyallerini büküp bozarak, verilerin okunabilir hale getirilmesi için yüksek işlem gücü ve pahalı adaptif optik sistemlere ihtiyaç duyulmasına neden olur. Ancak bu yeni yöntem, bu bozulmaları tamamen ortadan kaldırıyor.

Araştırmacılar, “Bu çalışma, 270 metrelik bir serbest uzay optik bağlantıda, ışığın parçacık benzeri yapılarla iletilmesini göstererek, çeşitli koşullar ve türbülans seviyelerinde bu yapıların sağlamlığını ortaya koyuyor” şeklinde belirtiyor. Bu yapıların temel özelliği, gerilmeye, bükülmeye veya sıkışmaya karşı dayanıklı olmalarıdır.

Wits Okulu Fizik Bölümü’ndeki Yapılandırılmış Işık Laboratuvarı Başkanı Prof. Andrew Forbes, “Bu durum, bir kahve fincanının donut şekline dönüştürülebileceği gibi düşünülebilir. İki nesne de farklı şekillere sahip olsa da, temel özellik olan tek deliğe sahiptirler. Bu yapıların gerilmesi veya bozulması, bu temel özelliği değiştirmez. Aynı şekilde, ışık hüzmesi kötü bir şekilde bozulsa bile, topolojik bilgisi değişmeden kalır” şeklinde açıklıyor.

Ekip, bu kavramı ışığa uygulayarak, verileri egzotik, parçacık benzeri manyetik yapılara (skyrmion) kodladı. Bu sayede, veriler ışığın parlaklığı veya rengine dayanmak yerine, topolojik bir “zırh” ile korunuyor. Deneyde, skyrmion-kodlu lazer hüzmeleri Johannesburg’daki Wits West Kampüsü’ndeki iki bina arasında yüzlerce metre boyunca gönderildi. Bu hüzmeler gerçek dünya koşullarında ısı, rüzgar ve atmosferik gürültüyle karşılaştı.

Alıcıya ulaştığında, ışık huzmesinin şekli tamamen bozulmuştu. Ancak şaşırtıcı bir şekilde, temel topolojik veri tamamen sağlam kaldı. Sonuç olarak, veriler %98’den fazla doğrulukla iletildi ve aşırı türbülans koşullarında bile %86 doğruluk sağlandı. Bu, fiber optik kabloların ışık sinyallerini dış etkenlerden koruyarak daha güvenilir bir iletişim sağladığı ancak açık havada iletimin bu etkilere karşı daha savunmasız olduğu anlamına geliyor.

Gelecek vaat eden bu teknoloji, karmaşık düzeltme donanımına olan ihtiyacı ortadan kaldırarak, uzun mesafeli optik ağların enerji ve işlem gereksinimlerini azaltabilir. Özellikle derin uzay görevleri, yüksek hızlı uydu iletişimleri ve kuantum kriptografisi gibi alanlarda büyük faydalar sağlayabilir. Ayrıca, kırsal ve izole bölgelere uygun fiyatlı, yüksek hızlı internet erişimi sağlayarak dijital uçurumu kapatma potansiyeline sahip. Bu teknoloji sayesinde, gelecekte bu bölgelerdeki insanlar, gökyüzünden gelen internete bağlanabilecekler.

Bu bulgular, Science Advances dergisinde yayınlandı.