قام الباحثون في معهد بكين للتكنولوجيا بتطوير مناور TAM الضوئي الذي يستخدم بشكل فعال الزخم الزاوي للفوتون، مما يفتح طرقًا جديدة لنقل البيانات والتشفير ومعالجة الإشارات الكمومية. تتيح التكنولوجيا الجديدة التحديد الفعال والتحكم في الوقت الحقيقي لأنماط الزخم الزاوي.
تحمل الأجسام الدوارة زخمًا زاويًا، وهي خاصية تمتد إلى أصغر الجسيمات، مثل الفوتونات. تمتلك الفوتونات شكلين مختلفين من الزخم الزاوي: الزخم الزاوي المغزلي (SAM) والزخم الزاوي المداري (OAM). يتراقص الزخم الزاوي المغزلي بين قيمتين ذاتيتين، مما يمثل الاستقطاب الدائري الأيسر والأيمن، في حين أن الزخم الزاوي المداري له عدد لا نهائي من القيم الذاتية، المقابلة للمرحلة الحلزونية. عندما يتم دمج SAM مع OAM، نشهد ظهور "الزخم الزاوي الإجمالي" (TAM)، وهو عبارة عن مجموعة أدوات فوتونية تحتوي على مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك الليدار، والمعالجة بالليزر، والاتصالات البصرية، والحوسبة البصرية، والمعلومات الكمومية، والمزيد.
مثلما أحدثت OAM تغييرات ثورية في هذا المجال، فإن التحديد الفعال والتحكم في الوقت الفعلي لأنماط TAM يوفر أيضًا المفتاح لتطبيقات TAM المتقدمة. ومع ذلك، فإن الأساليب الحالية لتحديد حالات الفوتون TAM لها قيود، بما في ذلك النطاق الديناميكي المحدود، ودقة التعريف المنخفضة، وعدم القدرة على ضبط المرشحات بسرعة. هذه القيود تحد من تقدم تطوير وتطبيق TAM. يبقى استخراج نمط TAM المطلوب من شعاع الفوتون لغزا لم يتم حله.
وفقا لمجلة الضوئيات المتقدمة، قام الباحثون في معهد بكين للتكنولوجيا بتطوير مناور TAM الضوئي الذي يزيل العوائق ويتيح معالجة صواريخ SAM و OAMs عند الطلب. يتضمن نهجهم سلسلة متناظرة من وحدتين متشابهتين: مقسم TAM وعاكس TAM. تتكون هذه الوحدات من عناصر بصرية متخصصة تسمى أدوات التفكيك والمصححات.
يمكننا أن نفكر في مناور TAM الضوئي كقائد يقود أوركسترا سيمفونية من الضوء. يقوم مقسم TAM بتحويل الشعاع الوارد إلى مجموعة من الأهداب مرتبة مكانيًا، حيث يمثل كل هامش نمط TAM. يبدأ المرشح المكاني في العمل، ويحدد أنماط TAM التي يجب الاحتفاظ بها وتلك التي يجب حظرها. وأخيرًا، يقوم عاكس TAM بإعادة الشعاع المنفصل إلى المجال المكاني لإكمال السيمفونية. تقوم عملية التحويل هذه بتعيين شعاع الحادث من المجال المكاني إلى "مجال الموضع-TAM"، مما يسمح بالتصفية قبل التحويل إلى المجال المكاني.
يدعم العرض التجريبي الذي أبلغ عنه الباحثون تحديد ما يصل إلى 42 نمطًا فرديًا من أنماط TAM. تظهر نتائج البحث أن TAM يتمتع بأداء جيد في اختيار الحالة، وبالتالي فهو جذاب بشكل خاص لنقل البيانات عالي السرعة والسعة الكبيرة وأنظمة التشفير الضوئية عالية الأمان. كما أنه يوفر وجهات نظر جديدة حول الحوسبة الضوئية عالية الدقة ومعالجة إشارات الرادار الكمومية.