El uso de «vórtices ópticos» permitió una conexión inalámbrica de 2,5 terabits por segundo, la más rápida de la historia

Las conexiones inalámbricas ya están bien establecidas, pero investigadores e ingenieros buscan la manera de elevar sus velocidades de transmisión. Después de que se comprobara la posibilidad de transmitir múltiples canales sobre una misma frecuencia, investigadores de la SoCal, el JPL de la NASA y la Universidad de Tel Aviv han desarrollado un método de transmisión basado en vórtices ópticos que puede alcanzar velocidades de 2.5 terabits/s. Es decir, enviar más de 300 gigabytes —la información de más de 60 DVDs—, de manera inalámbrica, en un segundo.

¿Qué sucede cuando se juntan la Universidad de Southern California, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de NASA y la Universidad de Tel Aviv? Comienzan a enroscar luz. En realidad, esto lleva un tiempo entre nosotros. Los primeros datos que explican al “vórtice óptico” fueron publicados a mediados de los años 70.

En esencia, tomas un rayo de luz y lo enroscas sobre su propio eje. El hecho de “retorcer” al rayo hace que las ondas de luz en el eje se cancelen entre sí. Sobre una superficie plana, el resultado es un anillo de luz con una región oscura en el centro: Eso es un vórtice óptico.

Al poder especificar la cantidad de giros y su dirección, científicos e ingenieros han considerado diferentes maneras de sacar provecho a los vórtices ópticos, en especial a la hora de transmitir datos. Los investigadores de estas tres renombradas instituciones no sólo lo han logrado, sino que lo han hecho con una velocidad impresionante.

Cómo se «enrosca» la luz

En el caso de tecnologías como el WiFi convencional y el LTE (por nombrar dos ejemplos), se modula el momento angular de espín de las ondas de radio. Sin embargo, las ondas electromagnéticas pueden tener tanto Momento Angular de Espín (SAM) como Momento Angular Orbital (OAM). La analogía más recurrente para visualizar la diferencia entre ambos momentos se basa en que el SAM sería la Tierra girando sobre su propio eje, mientras que la Tierra girando alrededor del Sol representaría al OAM.

La adición del momento angular orbital a las señales de radio había sido una teoría hasta marzo pasado, cuando el Instituto Sueco de Física Espacial logró transmitir dos señales en la misma frecuencia y al mismo tiempo en forma de vórtice, a través de más de 400 metros.

En esta ocasión, los investigadores lograron “enroscar” ocho chorros de luz, divididos en dos grupos de cuatro, con una capacidad de 300 gigabits/s por cada uno. La distancia recorrida por el rayo fue de apenas un metro, pero el resultado final arroja una transferencia de 2.5 terabits por segundo, probablemente la transmisión inalámbrica más rápida jamás realizada.

Además del notable aumento de velocidad, este proceso para “enroscar” señales como si fuera un sacacorchos también ayudaría a reducir la congestión en lo que ya es un espectro extremadamente saturado (casi destruyendo el concepto mismo). La eficiencia de espectro de esta transmisión OAM se ubica en el orden de los 95.7 bits por hercio (número de iteraciones por segundo de una onda). El estándar 802.11n (lo más común en WiFi) apenas llega a los 2.4 bits por hercio.

Una de las barreras más importantes a superar es la de la distancia, pero se estima que se podrían crear enlaces de alta carga separados por un kilómetro. También se está evaluando la posibilidad de usar a este método como sistema de interconexión entre satélites. Dicho de otra forma, habrá que esperar un buen rato para ver esto en nuestros routers (si es que lo vemos algún día), pero saber que esta tecnología está allí afuera promete mucho para las transferencias de datos del futuro.

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