寬頻網路的出現讓我們開始能以更快的速度連接上網路，而近期澳洲墨爾本皇家理工大學（RMIT）AI 奈米光子學實驗室（LAIN）團隊在光學研究上的新突破，可能又會再讓上網連接的速度更上一層樓，更重要的是，這種改進可以在現有的網路基礎設施上輕鬆實現。
23 日發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊的新論文中，LAIN 團隊揭露了世界上第一個能夠用於編碼和處理數據的奈米光子（nanophotonic）設備，不需要完全改變埋在海底的光纖電纜網路，就有望能擴大電纜的數據容量、為人們打造更快的網路連線環境。
據了解，這項設備主要與被稱為「扭轉光」（Twisted Light）的技術有關。截至目前為止，光纖通訊都運用可見光傳輸數據，因此實際上只使用了光的一小部分容量，在最新研究的光學技術中，研究者正透過改變光的旋轉或軌道角動量（OAM）創造扭轉光，盼能藉此讓光線能以最高容量來準確傳輸數據，進而大幅提升頻寬。
然而扭轉光也必須找到方法解碼才能讓攜帶的訊息得以被理解。共同作者 Haoran Ren 博士指出，過去要做到這點必須要使用和桌子一樣大小的機器，但這明顯對於電信傳輸來說非常不切實際。在近期的研究中透過使用超薄拓撲奈米片（nanosheets），團隊創造的微型 OAM 奈米電子探測器已經能夠解碼扭轉光，同時也適用於光纖電纜的末端使用。
▲ 用於解碼扭轉光的微型 OAM 奈米電子探測器。（Source：RMIT Uinversity CC BY 4.0）
由於使用的材料與多數技術使用的矽基材料兼容，微型 OAM 奈米電子探測器將可以輕鬆擴展到產業應用。RMIT 副校長、LAIN 主任顧敏（Min Gu）形容，OAM 奈米電子探測器就像一個「眼睛」，可以看見扭轉光攜帶的訊息並解碼使電子設備理解。這項技術的高性能、低成本和小尺寸使其能夠成為下一代寬頻光纖通訊的可行應用。
「這項設備符合現有光纖技術的規模，可以用來在未來幾年內協助將光纖的頻寬或可行的處理速度提高 100 倍以上，這種簡單的可擴展性及它對電信產業能夠帶來的強大影響是令人興奮的。」
電子探測器的應用不僅於此。顧敏指出，OAM 奈米電子探測器也可用於接受透過扭轉光發送的量子訊息，這意味著它也將能應用於各種量子通訊和量子運算的尖端研究。
「我們的奈米電子設備，將為未來的光學和量子通訊釋放扭轉光的所有潛力。」
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（首圖來源：pixabay）
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