Фізикам вдалося помістити три спіральні світлові промені один в одного, скориставшись квантовим ефектом Холла. Для цього вони витравили точковий кільцевий малюнок з напівпровідника, а потім помістили його на магнітну підкладку. Розроблений авторами метод в перспективі дозволить перевищити існуючий поріг передачі інформації за рахунок створення декількох незалежних каналів в одному світловому промені. Стаття опублікована в.
Якщо помістити почесний провідник з струмом у магнітне поле, перпендикулярне його площині, то виникне електричне поле, перпендикулярне і струм, і початковому магнітному полю. Через це електрони або інші носії заряду починають відхилятися від своєї початкової траєкторії в напрямку, перпендикулярному їй - це ефект Холла. Сьогодні вчені частіше вдаються до поняття квантового ефекту Холла: опір виникає при відхиленні носіїв заряду перпендикулярно початковій траєкторії квантується, тобто змінюється не безперервно, а ступінчато.
Більш того, виявилося, що квантовий ефект Холла застосовний навіть до фотонів. Якщо пропустити пучок світла через сильне перпендикулярне магнітне поле, то фотони почнуть відхилятися, утворюючи хвилю з орбітальним кутовим моментом, простіше кажучи - спірально-обертову хвилю. А враховуючи, що опір Холла квантується, то спіраль матиме суворо визначений діаметр.
Фізики під керівництвом Бубакара Канте (Boubacar Kanté) з Університету Каліфорнії в Сан-Дієго змогли отримати відразу три когерентні пучки світла з орбітальним кутовим моментом одночасно. Для цього вони нанесли напівпровідниковий матеріал з галію, індія, фосфору і миш'яку на магнітну підкладку. Спочатку напівпровідниковий шар обробили соляною кислотою, щоб зняти верхній шар, після чого на нього помістили заглушки з силсесквіоксану - кремнійорагнічної речовини, яку часто застосовують у процесах іонної літографії. Після цього частину поверхні, не закриту заглушками, витравили за допомогою реактивної плазми. Далі з отриманого зразка видалили заглушки плавиковою кислотою і нанесли його на магнітний шар з іттрій-залізного гранату. Попередньо на поверхню останнього нанесли захисний полімерний шар, після чого спікали протягом п'яти годин при температурі 240 градусів Цельсія при високому тиску.
Проходячи через отриманий зразок, світловий промінь набуває орбітального моменту, в результаті чого утворюється спіраль певного діаметру. При падінні на поверхню такий промінь залишає пляму кільцевої форми. Цей метод також дозволяє отримувати кілька спіралей в одній. Авторам вдалося отримати три спіралі з квантовими числами 100, 156 і 276 відповідно, які виглядають як три концентричних кола. Причому вже відомі методи отримання такої топології світлового пучка або не дозволяли отримати досить великі квантові числа (не більше трьох), або дозволяли отримувати великі квантові числа (до 100), але поєднувати кілька спіралей в одній не вдавалося. Автори припускають, що розроблений ними метод дозволить передавати інформацію більш ефективно, за рахунок створення відразу декількох каналів інформації в одному світловому пучку.
Область лазерної передачі даних зараз дуже активно розвивається. Це допоможе уникнути прокладання інтернет-кабелів і можливо збільшить швидкість передачі інформації. Є навіть проект з розгортання мережі станцій інтернет-зв'язку в Африці з використанням лазерних технологій.