Учёные из Университета Витватерсранда (Wits, ЮАР) и Университета Бордо (Франция) показали новый способ передачи информации с помощью лазерного луча, который сохраняет данные даже после сильного искажения атмосферной турбулентностью. В отличие от традиционных оптических систем связи, где приходится применять сложные алгоритмы адаптивной оптики для компенсации «дрожания» и искажения светового пучка, исследователи кодировали данные в топологии света.

В помощь студенту: обзор российских ИИ-сервисов для учёбы и закрепления знаний

Обзор смартфона Samsung Galaxy Z Flip8: исчезающий вид?

Компьютер месяца, спецвыпуск: выбираем мини-ПК для работы и развлечений в эпоху дефицита чипов памяти

10 флагманских процессоров Intel за 10 лет

Компьютер месяца — сентябрь 2026 года

Обзор смартфона Google Pixel 11 Pro: когда надо выпустить хоть что-то

Источник изображения: Wits

В основе технологии лежит использование световых структур типа скирмионов — вихреподобных конфигураций электромагнитного поля, в которых информация записывается не в точной форме светового импульса, а в его топологическом состоянии. Топологические свойства структуры сохраняются при её непрерывных деформациях: например, круг можно растянуть в эллипс, не изменив его топологию. По тому же принципу атмосферная турбулентность способна сильно исказить форму лазерного пучка, но закодированная в нём топологическая характеристика сохраняется и может быть считана приёмником.

Для проверки метода исследователи передавали лазерные пучки между зданиями кампуса Wits в Йоханнесбурге на расстояние в несколько сотен метров. Луч проходил через естественную атмосферную турбулентность, вызываемую неоднородным нагревом воздуха, потоками и случайными изменениями показателя преломления. Несмотря на то что форма принимаемого светового пятна заметно отличалась от исходной, закодированная в нём топологическая информация сохранялась. Таким образом, эксперимент продемонстрировал возможность оптической связи без обязательной предварительной коррекции искажений, чем обычно занимается адаптивная оптика.

Разработка может стать основой для более устойчивых систем лазерной связи между наземными станциями, беспилотниками, самолётами и космическими аппаратами. Атмосферная турбулентность остаётся одной из главных проблем при передаче данных с помощью света через открытое пространство, особенно для высокоскоростных квантовых и оптических каналов. Исследователи считают, что использование топологических свойств света способно повысить надёжность будущих оптических сетей, поскольку данные будут защищены не от искажений самого луча, а от потери его фундаментальной структуры, чего практически не происходит.

В ходе недавних лётных испытаний в США протестировали лазерную систему связи General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) между находящимся в воздухе самолётом и спутником Kepler Communications, перемещающимся по низкой околоземной орбите. В результате удалось установить стабильное соединение между самолётом De Havilland Canada DHC-6 Twin Otter и телекоммуникационным спутником.

Компьютер месяца — сентябрь 2026 года

Компьютер месяца, спецвыпуск: выбираем мини-ПК для работы и развлечений в эпоху дефицита чипов памяти

Обзор смартфона Google Pixel 11 Pro: когда надо выпустить хоть что-то

10 флагманских процессоров Intel за 10 лет

Обзор смартфона Samsung Galaxy Z Flip8: исчезающий вид?

В помощь студенту: обзор российских ИИ-сервисов для учёбы и закрепления знаний

Источник изображения: General Atomics

Появление радио произвело революцию в мире, поскольку люди получились возможность передачи информации не просто на километры, но и на тысячи километров. Сейчас люди воспринимают радио как должное, но оно имеет определённые недостатки, такие как ограниченная полоса пропускания, из-за чего может передаваться не больше определённого объёма данных в секунду. В сфере освоения космоса это серьёзная проблема, поскольку для сбора передаваемых зондами из дальнего космоса данных уходит много времени.

Для ускорения передачи данных аэрокосмические агентства разных стран давно экспериментируют с оптическими системами связи, в которых задействованы лазерные лучи вместо радиоволн. Однако эта технология может оказаться полезной не только в сфере освоения космоса, она имеет большой потенциал для использования на Земле. Прежде всего оптические системы могут найти применение в военной промышленности, поскольку они способны обеспечить солдат надёжными каналами связи.

В то время как для наземных станций, транспорта и военных кораблей относительно просто поддерживать точную линию в прямой видимости, которая необходима для лазеров, для летящих самолётов эта задача значительно более трудная. Для решения этой задачи компания General Atomic разработала оптический терминал связи (OCT), который разместили на самолёте De Havilland Canada DHC-6 Twin Otter для установления контакта со спутником Kepler, находящимся на низкой околоземной орбите.

Разработанный в рамках широко распространённой космической архитектуры SDA Warfighter 30-сантиметровый терминал OCT использует 10-ваттный лазер, способный передавать данные со скоростью до 2,5 Гбит/с на расстояние до 5500 км. Однако входе проведённого тестирования удалось добиться скорости передачи данных на скорости лишь в 1 Гбит/с.

«Наша команда достигла важного этапа в разработке концепции. Бортовой терминал OCT выполнил наведение, захват цели, слежение и захват линии связи со спутником, совместимым с созвездием Tranche 0, после чего передал пакеты данных для подтверждения возможности организации восходящей и нисходящей линий связи. Наш OCT предназначен для устранения пробелов в коммуникациях, обеспечивая безопасную и надёжную передачу данных для поддержки тактических и оперативных задач», — заявил Скотт Форни (Scott Forney), президент GA-EMS.