美國一科研小組在6月27日《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一項最新研究成果，通過不同形狀的扭曲光束來編碼信息，可以提高互聯(lián)網(wǎng)“信息高速公路”的承載能力，從而有效地緩解網(wǎng)絡(luò)擁堵。

互聯(lián)網(wǎng)流量正在呈幾何級數(shù)增長，研究人員也一直在設(shè)法提升光纖電纜的通信容量。過去20年來使用的一個成功方法，基本上是依靠增加更多的“車道”，也就是用不同的顏色或波長來傳輸不同的信號。但就像在真正的高速公路上一樣，“車道”雖然多了，每一條的寬度卻變得更窄，因而數(shù)據(jù)流也只能混雜在一起。

從前幾年開始，就有多個研究團(tuán)隊在嘗試通過光束的形狀來為信息編碼，以此緩解網(wǎng)絡(luò)交通堵塞，該技術(shù)利用到了被稱為軌道角動量的光屬性。目前，網(wǎng)絡(luò)信號是利用直向傳播的光束來傳送的，但特定的濾波器可以使光束在行進(jìn)過程中發(fā)生不同程度的扭曲。不過，利用這種效應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)效果不甚理想：不同形狀的光束在前進(jìn)不到1米的距離后，往往就相互混雜了。

但現(xiàn)在，美國波士頓大學(xué)和南加州大學(xué)的研究人員合作，找到了一種方法使不同形狀的光束分開行進(jìn)，傳送距離達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的1.1公里。

實(shí)驗(yàn)中，研究人員設(shè)計并建造了一條1.1公里長的玻璃電纜，其橫截面有不同的折射率（用于衡量光線在特定介質(zhì)中行進(jìn)速度有多快）。然后，他們沿著電纜分別發(fā)送了曲折的和直向的光束。

該研究小組發(fā)現(xiàn)，光輸出和輸入能夠相匹配，表明各種形狀的光束并沒有出現(xiàn)混雜。不同的折射率明顯只影響某一種形狀的光束，因此，這些不同形狀的光束在電纜中是以不同的速度前進(jìn)的。“這意味著我們可以讓它們保持分離。”研究小組負(fù)責(zé)人、波士頓大學(xué)電氣工程師賽達(dá)斯·拉瑪錢德蘭說。

研究人員利用沿順時針和逆時針方向呈不同扭曲度的光束進(jìn)行了多次測試，發(fā)現(xiàn)大約有10種不同形狀的光束可被用來傳遞信息。這個結(jié)果令人振奮，因?yàn)槊恳粋€形狀都可能預(yù)示著“信息高速公路”上的交通有望達(dá)到一個全新的水平。在此基礎(chǔ)之上，再將數(shù)據(jù)流按照不同顏色進(jìn)一步劃分為狹窄的“車道”，從而能使流量最大化。

不過，要將實(shí)驗(yàn)室成果應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界還需要時間，部分原因在于目前的互聯(lián)網(wǎng)電纜只輸送直向光束。拉馬錢德蘭說，一個更直接的目標(biāo)，可能是在臉譜等一些大型網(wǎng)絡(luò)公司所使用的服務(wù)器群的服務(wù)器之間，安裝能夠短距離傳送扭曲光束的電纜。

英國格拉斯哥大學(xué)物理學(xué)家邁爾斯·帕吉特看好這一技術(shù)的應(yīng)用潛力，并表示“更多的帶寬意味著有一天我們將可以在同一時間使用Skype進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通話。”