Comunicación láser: qué es, de dónde viene y cuál es su futuro

Comunicación láser: qué es, de dónde viene y por qué es el futuro de las redes

El 29 de octubre de 1969 fue un día bastante especial para las telecomunicaciones. A eso de las diez y media de la noche, el profesor Leonard Kleinrock y su alumno, Charley Kline, enviaron desde la Universidad de California un breve mensaje al informático Bill Duvall, quien lo recepcionó desde el Stanford Research Institute. En la primera intentona llegaron dos letras de cinco: ‘l’ y ‘o’ (de ‘login’). Una hora después ya tendrían el mensaje completo. Aquel día nacía lo más parecido a nuestro Internet actual.

ARPANET fue hogar de los primeros bugs, virus, partidas online en videojuegos… Mucho ha cambiado desde entonces, pero esencialmente seguimos un sistema similar: centralizado y demasiado visible. Si bien el Internet al que accedemos desde el router es una pequeña porción de todos los protocolos y redes de comunicación existentes, nuestra «red de redes» se está quedando obsoleta.

¡HELLO WORLD!

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Estas dos han sido las palabras enviadas mediante láser entre los observatorios astronómicos de Tenerife y La Palma, a 143 kilómetros de distancia uno del otro, 48 años después del nacimiento de Internet.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Viena (Austria) y del Centro Max Planck de Fotónica Cuántica y Extrema de Ottawa (Canadá), llevan años trabajando en una tecnología holográfica que permita enviar grandes cantidades de información a través de la luz.

Usando haces de luz en espiral OAM (siglas de orbital angular momentum) han trasladado una serie de códigos que, algoritmo mediante, fueron interpretados y leídos por el ordenador receptor —exceptuando la exclamación de cierre, que fue interpretada como la letra ‘p’—. «La transmisión tardó 271 segundos, una velocidad comparable con la de las señales de humo, el primer sistema de comunicación a larga distancia de la antigüedad», escribe el investigador Mario Krenn.

De una hora a cuatro minutos. No está nada mal, ¿verdad? Frente a lo tradicional, y mientras esperamos a la (supuesta) nueva revolución, la comunicación cuántica, la tecnología láser se postula como una posible alternativa.

VISOS DE CAMBIO

Si el sistema fue capaz de interpretar el mensaje con un 8,33% de errores por letra, aun atravesando 143 kilómetros, esta prueba demuestra que las comunicaciones ópticas en espacio abierto son posibles y ofrecen un rendimiento positivo. Podríamos comunicarnos desde la Tierra a un satélite en órbita sin sufrir turbulencias, con un delay mucho menor al actual.

La comunicación óptica de espacio libre (FSO) ofrece ventajas: instalación sencilla, recurriendo a la fibra óptica tradicional, sólo que conectando sensores de alta sensibilidad y una lente de recepción adecuada. A cambio, las tasas de bits de transmisión podrían ser increíblemente superiores a las actuales —y las tasas de error a nivel mucho más bajas—.

La FSO ofrece total inmunidad a las interferencias electromagnéticas, protocolo transparente y una gran resistencia a la distorsión —a la desviación atmosférica, o la denominada zona de Fresnel—. En distancias cortas, este sistema es de probada eficiencia. No en vano Facebook lleva dos años investigando sobre estas tecnologías para lograr velocidades de multi-gigabit; de hecho, ya han marcado récords de 2.1Gbps.

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LAS POSIBILIDADES DE LA LUZ LÁSER

Cuando la revista Science consideró las ondas gravitacionales el gran hallazgo del 2016, estaba poniendo sobre la mesa uno de los logros que se pueden obtener a través de la luz láser. Gracias a las nuevas técnicas de lectura mediante láser se ha logrado detectar el índice de deformación del espacio, es decir, las ondas que viajan por el espacio-tiempo.

Las comunicaciones basadas en luz han marcado un nuevo techo. Nunca hubiésemos podido alcanzar tasas de 300 megabits por segundo mediante la transmisión analógica por cable de cobre. Pero usar el fotón como medio de transporte en un espacio abierto, y no contenido en un cable, con sus respectivas capas de blindaje, supone un horizonte nuevo respecto a la transmisión microondas.

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La metodología es fácil de entender: en vez de usar cables, se usan láseres. Y dentro, las imágenes contenidas —hologramas— que después se traducirán en información. El profesor de la Universidad de Maryland Howard Milchberg ya lo demostró hace un par de años: el pulso del láser es muy potente, tanto como para hacer que el aire colapse en un haz estrecho, modificando su índice de refracción y logrando conducir por los pequeños filamentos que se crean, similares a los de la fibra, toda la información. O casi toda.

Otro hito de la tecnología láser fue marcado por el CERN, al disparar un rayo láser contra átomos de antimateria, concretamente de antihidrógeno. La revista Nature recogió la investigación donde lograron observar el espectro de emisión de luz del antihidrógeno y compararlo con el del hidrógeno convencional.

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SIGUIENDO LA HUELLA DE NEIL ARMSTRONG

Pasaron 40 años desde que los conceptos teóricos postulados por Albert Einstein en 1917 se transformaran en una realidad, cuando Charles Hard Townes y Arthur Leonard Schawlow construyeran el primer láser funcional desde los Bell Labs. La luz láser no deja de ser un foco donde todos sus fotones responden con la misma frecuencia, fase, polarización y dirección que depende de la potencia de emisión. Lo que está claro es que esta tecnología puede concentrar mucha energía en poco espacio y viajar enormes distancias sin sufrir dispersión, incluso tolerando la ondulación del espacio-tiempo.

«El 21 de Julio de 1969, los astronautas del Apolo 11 Buzz Aldrin y Neil Armstrong colocaron sobre la superficie lunar un panel de unos 60 centímetros de ancho recubierto por 100 espejos apuntando a la Tierra. 35 años después, es el único experimento científico del Apolo que aún funciona», nos recuerda la NASA. Ya entonces se lanzó un haz mediante láser de rubí y éste rebotó hacia la Tierra sin sufrir dispersión.

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Entonces no sabíamos que, además de luz, podríamos enviar información. Y que ésta viajaría a gran velocidad, segura y fiable, a juzgar por el EDRS, primer satélite que opera mediante láser. Obras como Ultrahigh-Speed Optical Transmission Technology resumen algunos hitos de la comunicación óptica, destacando logros como la velocidad de 400 Gbps a una distancia de 120 metros, en Los Ángeles. Es cuestión de tiempo que esta tecnología sea una realidad popular.

Imágenes | NASA, OSA, iStockOSA, Gagalight y ESO.

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