يظهر بحث جديد أن نبضات الليزر فائقة السرعة يمكن أن تخلق هياكل دوامية تشبه حلقة الدخان، والتي عند توصيلها ببعضها البعض، يمكنها حمل ونقل معلومات الصورة البسيطة. يجلب هذا الاكتشاف إمكانيات جديدة في مجال الاتصالات البصرية ونقل المعلومات.
في الماضي، كانت الدوامات تُلاحظ عادةً في الماء والهواء فقط، لكن فريق بحث بقيادة هوارد ميلشبيرج في جامعة ميريلاند وجد أن هياكل دوامية مماثلة يمكن أيضًا تشكيلها في أشعة ضوئية، تُعرف باسم حلقات الدوامة. في هذا الهيكل، تلتف جزيئات الضوء (أو الفوتونات) وتدور مثل جزيئات الهواء في حلقة الدخان.
وأشار ميلشبيرج إلى أنه مع تزايد شعبية تقنية إنشاء دوامات في الضوء، فإن آفاق تطبيق هذا الهيكل واسعة جدًا. "إن هذا المجال يتطور بسرعة، ويتم استكشاف استخدامات جديدة لهذه الهياكل في مجال البصريات. ومن بينها، تعد القدرة على حمل المعلومات جانبًا مثيرًا للقلق بشكل خاص."
لتحقيق حلقة دوامة الليزر، نجح فريق البحث في إعطاء نبضة الليزر شكلًا يشبه الدونات والخصائص الدوارة لحلقة الدخان من خلال ضبط شدة الضوء ومرحلته بدقة.
الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية يحدد طورها موضع كل جزء من الموجة أثناء تذبذبها. نظرًا لأن نبضات الليزر هذه تدوم أقل من جزء من المليون من الثانية، فلا يمكن إنشاء الأشكال والميزات المطلوبة إلا إذا تم إعطاؤها قيمة مرحلة محددة في وقت محدد.
خلال التجربة، استخدم الفريق سلسلة من العدسات والبلورات ذات الحواف و"مُعدِّل الضوء المكاني" المشابه لجهاز عرض صغير لتوصيل نبضات الليزر. عندما تمر النبضات عبر هذه الأجهزة وتصل إلى الكاشف، فإنها تأخذ شكل سلسلة من حلقات الدوامة، المعروفة باسم "أوتار دوامة الزمكان". تتكون أكبر حلقة دوامة قام الفريق ببنائها من 28 حلقة دوامة مختلفة.
بعد ذلك، قام الباحثون بتشفير صورة شعارهم في سلسلة من خصائص الحلقة الدوامية. وكدليل على المبدأ، نجحوا في نقل صورة بحجم 16384 بكسل باستخدام سلسلة مكونة من 16 دوامة. ومع ذلك، فإنهم يتوقعون أنه في التجارب المستقبلية المحتملة، ستكون السلسلة التي تحتوي على 28 حلقة دوامة طريقة أكثر كفاءة لنقل كميات كبيرة من المعلومات في وقت قصير.
يقول آلان ويلنر من جامعة جنوب كاليفورنيا إن إنشاء دوامات تشبه الدونات باستخدام الضوء يتطلب درجة عالية من الدقة والاهتمام بالتفاصيل. ومع ذلك، فقد قدم فريق البحث بعض الإرشادات التي تشبه "الوصفة" والتي ستساعد في إنشاء أنواع مختلفة من هياكل الدوامة في المستقبل.
حاليًا، تحاول مجموعات البحث حول العالم تصميم العديد من الأضواء المنظمة المثيرة للاهتمام لاستكشاف قيمتها التطبيقية المحتملة. في المستقبل، سيحقق العلماء المزيد من الاختراقات الجديدة في الأضواء المنظمة المختلفة.
