Iedomājieties nākotni, kurā jūsu drons pārvietojas pa dūmu{0}}pilnām ugunsgrēka vietām vai Marsa roveris šķērso smilšu vētras, taču tie joprojām apmainās ar informāciju lielā ātrumā,{1}}nevis izmantojot radioviļņus vai parastos lāzerus, bet gan neredzamo "ultraātro ultravioleto gaismu".
Nesen Notingemas Universitātes un Londonas Imperiālās koledžas zinātnieki kopīgi izstrādāja revolucionāru komunikācijas tehnoloģiju: izmantojot ultravioleto gaismu ar ārkārtīgi īsu viļņa garumu (UV-C), lai pārraidītu informāciju ar ātrumu triljoniem reižu sekundē. Process ir neiedomājami ātrs-viena mirkšķināšanas laikā, tas var veikt simtiem triljonu datu pārsūtīšanas. Šis revolucionārais sasniegums tika publicēts 2026. gada 5. janvārī augstākā līmeņa-līmeņa starptautiskajā žurnālā Light: Science & Applications, paverot jaunas durvis ātrdarbīgai saziņai ekstrēmās vidēs.
Šīs inovācijas pamatā ir divvirzienu ultravioletā lāzera sistēma, kas spēj gan pārraidīt, gan uztvert. Tradicionālie sakari bieži balstās uz infrasarkano vai redzamo gaismu, taču tie saskaras ar kritisku ierobežojumu: signāli sabojājas, saskaroties ar šķēršļiem, piemēram, dūmiem, putekļiem, lapotnēm vai pat ēku stūriem. Turpretim zinātnieki izmantoja UV-C gaismu ar viļņu garumu no 100 līdz 280 nanometriem. Šai gaismai piemīt ievērojama īpašība: tā intensīvi izkliedējas gaisā, līdzīgi kā kabatas luktura stars, kas atsitās visos virzienos, kad to apspīd miglā. Lai gan tas varētu izklausīties kā trūkums, tieši šis "trūkums" nodrošina "ne-redzes{8}{9}}saziņu". Citiem vārdiem sakot, pat bez tieša ceļa starp raidītāju un uztvērēju, informāciju joprojām var piegādāt tik ilgi, kamēr gaisma dažas reizes atlec gaisā.
Bet šeit ir āķis: lai gan UV{0}}C gaisma ir noderīga, ar to ir ārkārtīgi grūti manipulēt. Gadu desmitiem ilgi zinātniekiem trūka iekārtu, kas spētu efektīvi ģenerēt un precīzi noteikt šo gaismu. Vai nu gaismas avoti bija apjomīgi un dārgi, vai arī detektori bija pārāk nejutīgi, lai tie būtu praktiski. Šoreiz pētnieku grupa beidzot atrada risinājumu: izmantojot optisko paņēmienu, ko sauc par "kaskādes otro harmoniku paaudzi", viņi pakāpeniski "saspieda" parasto lāzera gaismu ultra-īsos UV-C impulsos īpašā kristālā-, katrs impulss ilgst mazāk par vienu femtosekundi (viena kvadriljonā daļa no otrās daļas, jeb trijdaļai sekundes). Tas ir līdzīgi kā visas augstas izšķirtspējas filmas-informācijas iepludināšana zibspuldzē neskaitāmas reizes ātrāk nekā zibens.
Uztvērējs ir vēl svarīgāks. Tradicionālo silīcija-sensoru vietā pētnieki izmantoja divdimensiju materiālu, ko sauc par gallija selenīdu (GaSe)-tikai dažus atomu slāņus, piemēram, ļoti-plānu papīra loksni. Šis materiāls ir ļoti jutīgs pret UV-C gaismu, ātri reaģējot pat istabas temperatūrā. Tas arī demonstrē retu "superlineāru" īpašību: jo spēcīgāka ir gaisma, jo ātrāk palielinās strāva, ļaujot skaidri noteikt vājus signālus. Viss detektors tika "audzēts" uz 2 collu safīra plāksnītes, izmantojot molekulārā stara epitaksijas (MBE) tehnoloģiju, paverot ceļu turpmākai masveida ražošanai par pārvaldāmām izmaksām.
Lai apstiprinātu tā efektivitāti, komanda veica bezmaksas-kosmosa komunikācijas eksperimentu: viena puse kodēja informāciju (piemēram, tekstu vai komandas), izmantojot UV-C lāzeru, bet otra puse to saņēma un atkodēja ar divu-dimensiju materiāla sensoru. Rezultāti bija iepriecinoši,{4}}informācija tika pārsūtīta precīzi un ar ievērojamu ātrumu. Tas parāda, ka sistēma ne tikai darbojas, bet arī to var izvietot reālos{6}}pasaules scenārijos.
Tātad, ko tieši šī tehnoloģija var darīt? Pirmkārt, tas ir īpaši piemērots sarežģītām, bīstamām vai-{1}}redzamības-aprobētām vidēm. Piemēri ir ugunsdzēsēji, kas koordinē darbības biezos dūmos, roboti, kas meklē izdzīvojušos gruvešos, vai autonomie transportlīdzekļu parki, kas uztur sakarus smilšu vētras laikā. Otrkārt, tā kā UV-C gaisma netraucē esošajām radiofrekvenču joslām un nav viegli pārtverama, tai ir milzīgs potenciāls drošiem militāriem sakariem. Turklāt šos īpaši ātros lāzerus var izmantot īpaši-augstas-izšķirtspējas mikroskopiskai attēlveidošanai, precīzai materiālu apstrādei un pat jaunu parādību izpētei kvantu optikā.
Vadošā pētniece profesore Amalia Patanè teica: "Šī ir pirmā reize, kad cilvēki ir integrējuši femtosekundes UV-C lāzeru ģenerēšanu un noteikšanu vienā ražošanas-saderīgā platformā. Mēs esam izveidojuši ne tikai "pistoli", bet arī "acis". daudzsološs pārnēsājamām ierīcēm, kas, iespējams, ir pieejamas vairākām laboratorijām un uzņēmumiem.
Protams, šī tehnoloģija joprojām ir tālu no uzstādīšanas mobilajā tālrunī. Bet tā nozīme ir pierādīt, ka "ultraātrās ultravioletās komunikācijas" ceļš ir dzīvotspējīgs. Līdz ar divu-dimensiju materiālu un fotonisko mikroshēmu attīstību kādu dienu mēs, iespējams, redzēsim UV-C sakaru moduļus naga lielumā, kas ir iestrādāti dronos, satelītos vai pat valkājamās ierīcēs,-kas pārraida svarīgu informāciju ar gaismas ātrumu tādā veidā, kas nav redzams ar neapbruņotu aci.
