Vórtices ópticos para transmitir datos: ¡2.5 terabits por segundo!

Las transmisiones inalámbricas ya se encuentran bien establecidas y se utilizan de diferentes maneras, pero el objetivo principal de investigadores e ingenieros alrededor del globo es descubrir un nuevo método o protocolo que permita elevar drásticamente la velocidad de transmisión. Después de que se comprobara la posibilidad de transmitir múltiples canales sobre una misma frecuencia, investigadores de la Universidad de Southern California, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de NASA y la Universidad de Tel Aviv han desarrollado un método de transmisión basado en vórtices ópticos que puede alcanzar velocidades de 2.5 terabits por segundo, o en términos más familiares, 312 gigabytes por segundo.

¿Qué sucede cuando se juntan la Universidad de Southern California, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de NASA y la Universidad de Tel Aviv? Comienzan a enroscar luz. En realidad, esto lleva un tiempo entre nosotros. Los primeros datos que explican al “vórtice óptico” fueron publicados a mediados de los ‘70. En esencia, tomas un rayo de luz y lo enroscas sobre su propio eje. El hecho de “retorcer” al rayo hace que las ondas de luz en el eje se cancelen entre sí. Sobre una superficie plana, el resultado es un anillo de luz con una región oscura en el centro: Eso es un vórtice óptico. Al poder especificar la cantidad de giros y su dirección, científicos e ingenieros han considerado diferentes maneras de sacar provecho a los vórtices ópticos, en especial a la hora de transmitir datos. Recientemente, investigadores de estas tres renombradas instituciones no sólo lo han logrado, sino que lo han hecho con una velocidad impresionante.

Elaboremos un poco más: En el caso de tecnologías como el WiFi convencional y el LTE (por nombrar apenas dos ejemplos), se modula el momento angular de espín de las ondas de radio. Sin embargo, las ondas electromagnéticas pueden tener tanto momento angular de espín (SAM) como momento angular orbital (OAM). La analogía más recurrente para visualizar la diferencia entre ambos momentos se basa en que el SAM sería la Tierra girando sobre su propio eje, mientras que la Tierra girando alrededor del Sol representaría al OAM. La adición del momento angular orbital a las señales de radio había sido una teoría hasta marzo pasado, cuando el Instituto Sueco de Física Espacial logró transmitir dos señales en la misma frecuencia y al mismo tiempo en forma de vórtice, a través de más de 400 metros. En esta oportunidad, los investigadores lograron “enroscar” ocho chorros de luz, divididos en dos grupos de cuatro, con una capacidad de 300 gigabits por segundo por chorro. La distancia recorrida por el rayo fue de apenas un metro, pero el resultado final arroja una transferencia de 2.5 terabits por segundo, probablemente la transmisión inalámbrica más rápida jamás realizada.

Además del notable aumento de velocidad, este proceso para “enroscar” señales como si fuera un sacacorchos también ayudaría a reducir la congestión en lo que ya es un espectro extremadamente saturado (casi destruyendo el concepto mismo). La eficiencia de espectro de esta transmisión OAM se ubica en el orden de los 95.7 bits por Hertz, mientras que algo más conocido para nosotros como el estándar 802.11n apenas llega a los 2.4 bits por Hertz. Por supuesto, una de las barreras más importantes a superar es la de la distancia, pero se estima que se podrían crear enlaces de alta carga de un kilómetro, y también se está evaluando la posibilidad de usar a este método como sistema de interconexión entre satélites. Dicho de otra forma, habrá que esperar un buen rato para ver esto en nuestros routers (si es que lo vemos algún día), pero saber que esta tecnología está allí afuera promete mucho para las transferencias de datos del futuro.