Stigningen av stora data och framstegen inom informationsteknologi har allvarliga konsekvenser för vår förmåga att leverera tillräcklig bandbredd för att möta den växande efterfrågan.

Andrew Forbes, framstående professor vid Wits School of Physics och chef för Structured Light Laboratory, och medarbetare, tittar på alternativa källor som kommer att kunna ta över där traditionella optiska kommunikationssystem sannolikt kommer att misslyckas i framtiden.

"Teamet visade över 100 ljusmönster som används i en optisk kommunikationslänk, potentiellt öka bandbredden för kommunikationssystem med 100 gånger, säger Forbes.

Traditionella optiska kommunikationssystem modulerar amplituden, fas, polarisering, färg och frekvens för det ljus som överförs. Trots denna teknik, det förutspås att ett bandbreddstak kommer att nås inom en snar framtid.

"Men ljuset har också ett" mönster " - ljusets intensitetsfördelning - det vill säga hur det ser ut på en kamera eller skärm. Eftersom dessa mönster är unika, de kan användas för att koda information, "förklarar han." Framtidens bandbredd kan ökas med exakt antalet ljusmönster som vi kan använda. Tio mönster innebär 10 gånger ökad befintlig bandbredd, eftersom 10 nya kanaler skulle dyka upp för dataöverföring. "

För närvarande, moderna optiska kommunikationssystem använder bara ett mönster. Detta beror på tekniska hinder för hur man packar information i dessa ljusmönster, och hur man får ut informationen igen. Teamet visade dataöverföring med över 100 ljusmönster, utnyttja tre frihetsgrader i processen.

"Vi använde digitala hologram skrivna till en liten LCD -skärm och visade att det är möjligt att ha ett hologram kodat med över 100 mönster i flera färger, "säger Forbes." Detta är det högsta antalet mönster som skapats och upptäckts på en sådan enhet hittills. Vi har effektivt visat att packning av mer information i ljus har potential att öka bandbredden med 100 gånger. "

Nästa steg är att flytta från laboratoriet och demonstrera tekniken i ett verkligt system. Metoden kan användas i både ledigt utrymme och optiska fibernät.

I en relaterad studie, Forbes och hans andra Wits-fysiker visade att felkorrigering i realtid i kvantkommunikation är möjlig. "Detta har enorma konsekvenser för snabb och säker dataöverföring i framtiden och kommer att hjälpa tekniska framsteg som försöker upprätta säkrare kvantkommunikationslänkar över långa avstånd, säger Forbes.

"Väsentligen, forskningen visar att naturen ibland inte kan se skillnaden mellan kvanten och de klassiska (eller verkliga) världarna och att det finns ett grått område mellan de två världarna som kallas 'klassisk intrassling'. Genom att arbeta i denna gråzon mellan det klassiska och kvantet, vi kan visa snabb och säker dataöverföring via verkliga länkar. "