現代の生活は、配送車両に情報をエンコードすることに大きく依存しています。一般的な方法の 1 つは、レーザーを使用してデータをエンコードし、光ファイバー ケーブルで送信することです。私たちは、増え続ける情報容量への需要をエンコードするためのより良い方法を継続的に模索する必要があります。
フィンランドのアアルト大学応用物理学科の研究チームは、情報を運ぶために使用できる小さな光のハリケーン（科学者たちはこれを渦と呼んでいます）を作成する新しい方法を発見しました。この方法は、電場と相互作用する金属ナノ粒子の操作に基づいています。この設計アプローチは、準結晶の幾何学的形状を利用します。この発見は物理学の大きな進歩を示し、全く新しい情報伝達方法につながる可能性がある。
これまでの物理学研究では、渦構造の対称性と渦の種類が関連付けられてきました。たとえば、ナノスケールの粒子が正方形に配置されている場合、結果として生じる光は単一の渦を持ちます。六角形は二重の渦を作成します。より複雑な渦巻きには、少なくとも八角形が必要です。
今回、研究チームは、理論的にあらゆるタイプの渦をサポートするジオメトリを作成する方法を発見しました。
研究チームは、人間の髪の毛の約100分の1の大きさを持つ10万個の金属ナノ粒子を操作して、独自のデザインを作り出した。このアプローチの鍵は、粒子と所望の電場との相互作用が最大となる場所ではなく、最小となる場所を見つけることです。
この発見は、光トポロジー研究の非常に活発な分野における将来の研究の宝庫となります。また、電気通信など、エンコードされた情報を送信するために光が必要な分野における強力な送信方法の初期段階を表します。
研究者らは、これらの渦を光ファイバーケーブルを介して送信し、目的地で渦を開くことができると説明しています。これにより、より小さなスペースに情報を保存し、より多くの情報を一度に送信できるようになります。楽観的に見積もると、この方法は現在の光ファイバーによって送信される情報量の 8 ～ 16 倍を達成できると考えられます。