研究透視：Science- 光纖 | 拓撲限域
對于解決即将到來的資訊容量危機、降低每比特能耗，以及實作先進的量子計算網絡，光纖optical fibers空間模式計數Spatial mode-count 可擴充性，都是至關重要的。但目前卻嚴重受制于微擾模式混合。
今日，美國 波士頓大學（Boston University）Zelin Ma，Siddharth Ramachandran，丹麥 奧維信有限公司(OFSFitel）Poul Kristensen， 在Science上發文，報道了另一種光導的方法，其中光的軌道角動量為其自身産生了離心勢壘，進而在傳統禁止狀态中實作光的低損耗傳輸，進而自然而然地減少了模式混合情況。
研究表明，在130納米電信頻譜視窗上，實作了約50個低損耗模式的千米級傳輸，串擾低至−45分貝/千米，模式面積約為800平方微米。這種獨特的光導機制，有望大幅增加量子或經典網絡中每個光子的資訊量。
圖1、拓撲束縛模topologically confined modes，TCMs輕型運輸原理。
圖2、超截止制導和拓撲束縛模TCMs的自然失真免疫。
圖3 在1550nm處，拓撲束縛模TCM的環芯光纖的模式特性。
圖4 拓撲束縛模TCM環芯光纖的資訊容量潛力
光纖Optical fibers構成了現代資訊時代的支柱，在光的各種屬性中，資訊得以編碼：波長、偏振、強度和相位。這些模式依賴于光纖内的全内反射。為了進一步增加容量，在光纖内以不同的空間模式傳播光是可能的，但是這由于模式混合而變得複雜。
基于軌道角動量的光，該項研究報道了一種具有拓撲特征的光纖，該拓撲特征将光與全内反射的光分開，進而避免與模式混合相關問題。該項研究，為開發更高容量的光網絡提供了一條途徑。
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DOI: 10.1126/science.add1874
本文譯自Science。
