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StartseiteForschung aktuellMit flottem Drall ins Internet17.02.2004

Mit flottem Drall ins Internet

Schottische Forscher setzen auf Quantenmechanik im Datenverkehr

<strong> Informationstechnologie. - Aufgegrabene Strassen, um im Zeitalter des ständigen Datenaustausches wieder einmal Glasfaserkabel zu verlegen, dies dürfte in naher Zukunft endgültig der Vergangenheit angehören. Dafür, so scherzen die Wissenschaftler der Universität Glasgow, dürfte es dann in der Luft noch ein bisschen verkehrsreicher zugehen. Um einen jederzeit aktuellen und vor allem jederzeit durchführbaren Datenaustausch zu ermöglichen, haben sie das Licht entdeckt, dass dann in Zukunft von Dach zu Dach die Informationen weitertransportiert.</strong>

Von Udo Seiwert-Fauti

Johannes Courtial schießt Datenberge als Lichtspiralen von A nach B. (Uni-Glasgow)
Johannes Courtial schießt Datenberge als Lichtspiralen von A nach B. (Uni-Glasgow)

Der deutsche Physiker Johannes Courtial, der aus Augsburg stammt und hier sein Studium absolvierte, ist bei seinen Forschungen auf ein relativ neues Verfahren der Quantenphysik gestoßen. Das 1992 entdeckte Verfahren nutzt die Drall- und Dreh-Eigenschaften des Lichts aus

Die Information wird über ganz traditionelle Glasfasern angeliefert. Dem Licht einer ganz individuellen Glasfaser wird dann die Form der Spirale aufgeprägt. Unterschiedliche Strahlen kriegen unterschiedliche Spiralformen. Die werden dann in einem Lichtstrahl vereinigt. Das passiert alles in der Sendestation. Aus dieser Sendestation kommt dann ein Lichtstrahl heraus. Der hat alle diese Informationen in einem Lichtstrahl und in der Empfangsstation werden diese Lichtstrahlen wieder auseinanderdividiert.

Um diesen Datentransfer aus und in der Luft zu ermöglichen, nutzen die Wissenschaftler des Fachbereichs Physik der Universität Glasgow das "orbital angular Momentum", das orbitale Drehmoment des Lichts. Auf diese Art und Weise können zusätzliche Bits übertragen, parallele Übertragungskanäle hergestellt und wirklich absolut sicher Daten übertragen werden. Am Anfang und Ende der Daten-Lichtstrecke arbeiten Interferometer. Sie teilen einen Lichtstrahl so auf, dass die von den Glasfaserkabeln angelieferten Daten in diese Spiralen eingebunden werden. Nach der Übertragung per Laser koppelt diese Daten ein Interferometer wieder aus.


Es ist nicht die Größe der Spirale, die hier die Rolle spielt, sondern es ist die Anzahl der verschiedenen Spiralen, die wir hier erzeugen können und das hängt einfach nur von der Technologie ab. Wenn man mehr verschiedene Spiralen zusammenführen und dann wieder auseinander fummeln will, dann ist das einfach schwieriger. Mit einem Interferometer dividierten wir vier verschiedene Strahlen wieder auseinander. Wir könnten im Prinzip so viele machen wie wir wollten, aber das bedeutet, dass wir viele Interferometer gleichzeitig justiert haben müssen.

In der Sendestation werden die Spiralen in einem einzigen Laser-Strahl vereinigt und an der Empfangsstation wieder einer Glasfaser übergeben, die die Daten zum vorgesehenen Empfänger weitertransportiert. Das gerade für viele Unternehmen Interessante an dieser Neuentwicklung ist: Die Menge der angelieferten und dann zu transportierende Daten spielt beim Licht- und Lufttransport keine Rolle mehr.

Unser Instrument beschränkt die Datenrate in keiner Weise. Unser Instrument kann dem Licht diese Spiralform geben, so schnell sie das Licht dort anbringen und es kann die unterschiedlichen Spiralformen auch wieder auseinanderdividieren, so schnell wie sie das machen möchten.

In Zukunft könnten also je nach Bedarf Nutzer unterschiedliche Datenmengen zur gleichen Zeit ohne Probleme übertragen, denn das neue System der Glasgower Wissenschaftler ist zudem sehr flexibel. In der späteren Praxisanwendung können das beliebig mehr oder weniger sein. Der zukünftige Nutzer entscheidet die Systemgröße. Den Korridorversuch hat die Licht-Luft-Spirale-Datenübertragung bereits hinter sich. Im mehrere hundert Meter langen Flur des Physik-Gebäudes der Universität Glasgow gelangten die Daten ohne Probleme und Beeinträchtigungen vom Sender zum Empfänger. Jetzt jedoch steht die Praxiserprobung an, die Graham Gibson so durchführen wird.

Wir möchten das Instrument jetzt zwischen zwei Gebäuden hier auf den Universitätscampus testen und dann auch langsam die Übertragungsdistanzen erhöhen, bis wir dann das Endstadium erreicht haben, um erfolgreich Daten problemlos zu übertragen.

Mit diesem Versuch soll jetzt herausgefunden werden, ob so genannte Gebäudeschatten, Mobilfunkdienste oder auch die Übertragungs-Streckenlängen das neue System beeinträchtigen können. Die schottische Wirtschaftsförderung Scottish Enterprise unterstützt das Projekt mit einer Million Euro. Noch in diesem Jahr soll das Projekt abgeschlossen sein.

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