Li-Fi: бездротова передача даних за допомогою світла

Незабаром у широко поширеною бездротового зв'язку Wi-Fi може з'явитися альтернатива - технологія Li-Fi, разрабатывающаяся фахівцями з Единбурзького університету (Великобританія) під керівництвом професора Гаральда Хааса (Harald Haas).

Професор Единбурзького університету Гаральд Хаас (фото James Duncan Davidson / TED).
На відміну від мереж Wi-Fi, в яких дані передаються по радіоканалах, Li-Fi передбачає обмін інформацією за допомогою світла. Для цього пропонується з високою частотою змінювати інтенсивність світіння світлодіодних ламп (LED): коливання відбуваються настільки швидко, що просто непомітні для людського ока. Для реєстрації закодованих таким чином пакетів даних застосовується спеціальний фотодетектор.

У 2011 році р-н Хаас продемонстрував, як за допомогою настільної світлодіодної лампи можна транслювати високоякісне відео по бездротовому зв'язку. В ході презентації він перекрив світловий потік долонею - відтворення відразу ж зупинився.

Відзначається, що під час минулорічної демонстрації Li-Fi пропускна здатність становила 10 Мбіт/с. Зараз вченим вдалося досягти результату в 130 Мбіт/с, а в перспективі, як очікується, буде взято рубіж в 1 Гбіт/с.

Дослідники відзначають, що прототип системи не вимагає ні дорогих компонентів, ні якихось антен. Технологія може стати в нагоді там, де по тим чи іншим причин небажано використання радіохвиль, а прокладання кабелів скрутна. Правда, Li-Fi має істотне обмеження: між джерелом світла і приймачем повинна забезпечуватися пряма видимість.

---

5 найкращих речей, які навчилася робити наука

Ми чуємо про нові чудеса науки буквально кожен день і давно до цього звикли. Нас вже мало чим можна здивувати. І все ж... іноді те, що відбувається в наукових лабораторіях дуже вже схоже на чорну магію. Наприклад:
1. Проникнути у ваші фантазії і записати їх

Незнайомець, який влізає в ваші мрії і підглядає за найпотаємнішими фантазіями - звучить зовсім ненауково. Натуральне чаклунство. Так, ми всі чули про електричні сигнали, які надходять з мозку, і які теоретично можна вловити і розшифрувати.

Але... це наші мрії. Паралельний світ, в якому ми літаємо на драконах і отримуємо Оскарів. Не можна ж підключитися до цього нашого внутрішнього мовлення і дивитися, як кабельне ТБ.

Виявляється, можна.

Дослідники Каліфорнійського університету в Берклі і справді знайшли спосіб бачити те, що бачить мозок. Вони під'єднали до головах учасників експерименту електроди, за допомогою яких фіксували активність головного мозку і стали показувати їм трейлери з YouTube - величезна кількість трейлерів всяких різних фільмів.

Потім вони завантажили в комп'ютер ці самі трейлери і поставили перед машиною завдання: порівняти мільйони кінокадрів з зображеннями, отриманими з приладів, фіксуючих активність мозку і зв'язати різні зміни мозкової активності з різними зображеннями.

Зрештою, у них стали виходити зображення того, що бачить мозок» - поки що, звичайно, не дуже чіткі, але все одно вражає:

Зрозуміло, тут є ще над чим працювати, але головне - ідея виявилася вірною. Уявні образи дійсно можна записувати на відео. Залишається тільки довести до досконалості процес запису, і можна буде не напружуватися писати пости, а викладати думку прямо на YouTube.

А для тих, хто все-таки не бажає розлучатися зі звичкою оформляти свою думку у вигляді тексту, команда вчених з Нідерландів винайшла систему, що дозволяє друкувати просто думаючи про потрібних буквах - причому система працює, навіть якщо користувач знаходиться в коматозному стані.

Вони виявили - якщо людину в такому «рослинному» стані попросити уявити собі, що він, скажімо, грає в теніс, то певні ділянки мозку активізуються. Далі залишається натренувати пацієнта асоціювати різні літери на клавіатурі з певними образами, і за допомогою відповідних приладів визначати активізувалися ділянки мозку. І все. Можна писати роман.
2. Швидкість світла уповільнена до швидкості руху міського транспорту

«Швидкість світла», як ми знаємо - величина постійна. Це означає, що вона не змінюється. Ніколи. Це в буквальному сенсі обмежувач швидкості, діючий у Всесвіті.

Світло від ліхтарика полетить до стіни зі швидкістю близько 186 282 миль в секунду (або (3×108 м/с; прим. www.mixstuff.ru) і, згідно із законами фізики, швидше нічого літати не може. А що якби світло уповільнив хід до, наприклад, 60-ти кілометрів на годину? Що тоді, катастрофа? Навіть якщо ні, цікаво було б перегнати на авто світло від його ж власних фар.

Вражаюче, але вченим дійсно вдалося сповільнити промінь світла до швидкості міського транспорту.

Виявляється, твердження що «швидкість світла» - саме швидке, що існує у всесвіті, не зовсім вірно. Тобто досягти протилежної стіни швидше світла ліхтарика дійсно нічого не може, оскільки у світла немає маси. Але фокус у тому, що світло, як і все інше, складається з частинок, і теоретично ці частинки можна пригальмувати чи навіть зупинити зовсім.

І не тільки теоретично. Датський фізик Лін Хау знайшла спосіб уповільнити світло, пропускаючи його крізь хмару сверххолодных атомів натрію. Це приблизно як пропустити кулю через водну перешкоду.

Що з усім цим робити далі, Лін поки не знає. Але хто-небудь що-небудь придумає.
3. Телепортація інформації

Звучить не дуже вражаюче - у певному сенсі, інформація і зараз передається миттєво. Мобільні телефони, інтернет, куди вже швидше?

Мова не про це. Коли ми спілкуємося по телефону, то посилаємо радіохвилі по повітрю, і вони повинні проробити шлях з одного місця до іншого. Тому якщо ви знаходитесь в Росії і телефонуйте куди-небудь в Австралію, то виникає затримка. Та й потім, хвилі можна блокувати самими різними способами.

Мова про те, щоб навчитися передавати інформацію з одного місця в інше не швидко - миттєво, і без всяких посередників. Виявляється, можливо і таке.

У 2009 році вчені з Мерілендського університету переміщували інформацію від одного атома до іншого на відстань одного метра. А в 2012-м те ж саме зробили китайці - тільки на відстань 60 миль (96, 5 км).

Нічого спільного з швидким рухом там не було. І взагалі до руху не мало ніякого відношення. Сигнал просто опинився в іншому місці і все тут.

Цей феномен називається «квантова заплутаність». Два «пов'язані» між собою атома можна роз'єднати і розвести в різні боки на багато кілометрів, але в цьому-то вся штука) якщо з одним з них відбудуться якісь зміни, це негайно позначиться на іншому. Вони ніяк не передають інформацію, вони просто «пов'язані» силами, які людина осягнути поки не в змозі.
4. Чорні діри

Коли зірка стає дуже-дуже великий, її тяжіння стає фантастично сильним, вона починає притягувати все підряд, навіть світло...

З цього, хоч і не самого наукового пояснення можна зрозуміти, чому утворення чорних дір тут, на Землі, неможливо. Ми просто не знайдемо нічого настільки великого, щоб утримувати світло.

Хоча у китайців вийшло в 2009 році. І, як ви могли помітити, вони вижили.

Насправді, китайські вчені знайшли спосіб імітувати те, що робить чорна діра - причому обійшлися без надважких зірок в лабораторії.

Вони створили «чорну діру» в мініатюрі за допомогою 60 концентричних кілець з метаматеріалів (клас композиційних матеріалів, які можуть спотворювати світло та інші хвилі). Кільця розташували концентричними шарами, кожен шар поглинав (або не поглинав) певну довжину хвилі електромагнітних хвиль.

Не будемо втомлювати читачів технічними подробицями, скажемо тільки, що в результаті вийшов практично той же ефект, що і при проходженні світла через чорну діру - він застрягав, як тільки потрапляв всередину.

Поки що експеримент проводився тільки з мікрохвильовими хвилями, але вчені сподіваються незабаром повторити той же досвід і з видимим світлом. І це не просто наукове цікавість. Це відкриття може повністю змінити підхід до збирання сонячної енергії. Громіздкі дзеркала незабаром стануть вчорашнім днем - маленька чорна діра зможе поглинати сонячне світло як пилосос.
5. Створення матерії з нічого

Одне з найбільш фундаментальних правил Всесвіту свідчить, що «з нічого і вийде нічого» - якщо ви не чарівник, звичайно. Але є вчені, яких слово «неможливо» особливо надихає. «Поки у нас є лазери, нічого неможливого немає», - впевнені вони.

В кінці 90-х вчені використовували Стэндфордскую ускорительную лабораторію (це старша сестра Великого адронного коллайдера) щоб повторити один з фокусів Девіда Копперфільда - створити щось матеріальне з нічого. Тільки без обману.

Справа в тому, що вакуум - це не зовсім повна порожнеча. Це поєднання матерії та антиматерії - частинок і античастинок. І хоча їх щільність просто неймовірно висока, ні бачити, ні чути ні помацати ми їх не можемо - все з-за того, що вони повністю зводять один одного. Тобто вакуум насправді сповнений енергії, її-то і слід було перетворити в матерію.

Для цього вчені влаштували щось на зразок «вибуху навпаки»-тобто замість того, щоб перетворювати масу в енергію, вони почали опромінювати лазером енергію, поки з неї не вийшла маса.

Лазери для цього використовувалися надпотужні - потужність тільки одного з них досягала трильйона ват. Це приблизно як 16 мільярдів звичайних лампочок. І все для того, щоб добути кілька електронів.