Bredbandsfiberoptik bär information om ljuspulser, med ljusets hastighet, genom optiska fibrer. Men hur ljuset kodas i ena änden och bearbetas i den andra påverkar datahastigheterna.

Denna världens första nanofotoniska enhet, precis avslöjat Naturkommunikation , kodar mer data och bearbetar den mycket snabbare än konventionell fiberoptik genom att använda en speciell form av "tvinnat" ljus.

Dr Haoran Ren från RMIT's School of Science, som var medförfattare till tidningen, sa att den lilla nanofotoniska enheten de har byggt för att läsa vridet ljus är den saknade nyckeln som krävs för att låsa upp supersnabbt, ultrabredbandskommunikation.

"Dagens optiska kommunikation är på väg mot en "kapacitetskris" eftersom den inte lyckas hålla jämna steg med de ständigt ökande kraven från Big Data, " sa Ren.

"Vad vi har lyckats göra är att exakt överföra data via ljus med högsta kapacitet på ett sätt som gör att vi kan öka vår bandbredd enormt."

Nuvarande toppmodern fiberoptisk kommunikation, som de som används i Australiens National Broadband Network (NBN), Använd endast en bråkdel av ljusets faktiska kapacitet genom att överföra data på färgspektrumet.

Ny bredbandsteknik under utveckling använder oscillationen, eller form, av ljusvågor för att koda data, öka bandbredden genom att också utnyttja det ljus vi inte kan se.

Denna senaste teknik, i framkant av optisk kommunikation, bär data om ljusvågor som har vridits till en spiral för att öka sin kapacitet ytterligare. Detta är känt som ljus i ett tillstånd av orbital rörelsemängd, eller OAM.

2016 publicerade samma grupp från RMITs Laboratory of Artificial-Intelligence Nanophotonics (LAIN) en störande forskningsartikel i tidskriften Science som beskrev hur de hade lyckats avkoda ett litet urval av detta vridna ljus på ett nanofotoniskt chip. Men teknik för att upptäcka ett brett spektrum av OAM-ljus för optisk kommunikation var fortfarande inte genomförbart, tills nu.

"Vår miniatyr OAM nano-elektroniska detektor är designad för att separera olika OAM-ljustillstånd i en kontinuerlig ordning och för att avkoda informationen som bärs av vridet ljus, " sa Ren.

"För att göra detta tidigare skulle det krävas en maskin lika stor som ett bord, vilket är helt opraktiskt för telekommunikation. Genom att använda ultratunna topologiska nanosheets som mäter en bråkdel av en millimeter, vår uppfinning gör det här jobbet bättre och passar på änden av en optisk fiber."

LAIN direktör och biträdande vice rektor för forskningsinnovation och entreprenörskap vid RMIT, Professor Min Gu, sa att materialen som användes i enheten var kompatibla med kiselbaserade material som används i de flesta tekniker, gör det enkelt att skala upp för industriapplikationer.

"Vår OAM nano-elektroniska detektor är som ett "öga" som kan "se" information som bärs av vridet ljus och avkoda den för att förstås av elektronik. Denna teknik har hög prestanda, låg kostnad och liten storlek gör det till en hållbar applikation för nästa generation av optisk bredbandskommunikation, " han sa.

"Det passar skalan av befintlig fiberteknik och kan användas för att öka bandbredden, eller potentiellt bearbetningshastigheten, av den fibern med över 100 gånger inom de närmaste åren. Den här lätta skalbarheten och den enorma inverkan den kommer att ha på telekommunikation är det som är så spännande."

Gu sa att detektorn också kan användas för att ta emot kvantinformation som skickas via vridningsljus, vilket innebär att det kan ha tillämpningar inom en hel rad banbrytande kvantkommunikation och kvantberäkningsforskning.

"Vår nanoelektroniska enhet kommer att låsa upp den fulla potentialen av vridet ljus för framtida optisk och kvantkommunikation, " sa Gu.