今天發表在《科學》雜誌上的研究表明，扭曲的光束可以提高網際網路的流量承載能力，從而有效地為資訊高速公路增加新的層級。
網際網路流量呈指數級增長，研究人員一直在尋找方法，將更多的資訊擠入傳輸資訊的的的光纖電纜中。過去20年來使用的一種成功方法本質上是增加了更多的流量通道，使用不同的顏色或波長來傳輸不同的訊號。但是為了補償增加的通道，每個通道都必須變窄。因此，就像在真實的道路上一樣，在資料流開始混雜之前，間隔只能如此之小。
在過去的幾年裡，不同的研究小組嘗試使用一種稱為軌道角動量的光屬性，將資訊編碼在光束的形狀中，以緩解擁堵。目前，使用直線光束來傳輸網際網路訊號，但是某些濾鏡可以扭曲光束，使其在傳播時以不同的捲曲程度圍繞自身螺旋運動。
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之前使用這種效應進行的實驗發現，不同形狀的光束在不到一米的距離後往往會混雜在一起。
現在，來自馬薩諸塞州波士頓大學和加利福尼亞州洛杉磯南加州大學的一個研究小組找到了一種方法，可以將不同形狀的光束分離長達創紀錄的1.1公里。
研究人員設計並製造了一根1.1公里長的玻璃電纜，其橫截面的折射率是變化的，折射率衡量的是光在特定介質中傳播的速度。然後，他們將扭曲的和直的光束髮送到電纜中。
研究小組發現，光輸出與輸入相匹配——每種形狀的光束都沒有混雜在一起。可變的折射率顯然以獨特的方式影響每種光束形狀，因此不同的形狀在電纜中以不同的速度移動。“這意味著我可以保持它們的分離，”波士頓大學團隊的電氣工程師和負責人西達斯·拉馬錢德蘭說。
改善基礎設施
今天發表的研究使用了具有特定捲曲度的順時針和逆時針版本的扭曲光，但拉馬錢德蘭說，該團隊此後進行了其他研究，表明可以使用大約十種不同的光束形狀來傳輸資訊。
這令人興奮，因為每種形狀都可能充當資訊高速公路上全新的流量層級。在每個層級上，資料流可以進一步劃分為較窄的顏色通道，從而最大化流量。“我們展示了一種新的自由度，我們可以用它來傳輸資訊，”拉馬錢德蘭說。
然而，將這項工作從實驗室轉化為現實世界需要時間，部分原因是當前的網際網路電纜僅傳輸直線光束。拉馬錢德蘭說，一個更直接的目標可能是安裝能夠在大型網路公司（如Facebook）使用的大型“伺服器農場”中伺服器之間的短距離內傳輸扭曲光的電纜。
英國格拉斯哥大學的光學物理學家邁爾斯·帕杰特對這項工作印象深刻，並對其潛力感到樂觀。“總有一天，更大的頻寬將意味著我們可以同時進行Skype通話，”他說。