Новое открытие ученых ИЯФ СО РАН может привести к повышению скорости интернета

Передача данных через интернет осуществляется посредством оптоволоконных линий связи, которые могут быть математически описаны с помощью нелинейного уравнения Шрёдингера. В Институте ядерной физики Сибирского отделения РАН было впервые обнаружено нетривиальное явление, согласно которому пропускная способность оптоволоконных каналов увеличивается с ростом мощности сигнала. Данное открытие послужило основой для разработки нового метода кодирования информации, что позволило значительно повысить скорость передачи данных.

Для моделирования динамики оптоволоконных каналов в базовой модели учитываются нелинейные эффекты, дисперсия и шумы, которые определяют объем информации, передаваемый за единицу времени при заданных параметрах мощности сигнала и уровня шума. Сотрудники ИЯФ СО РАН использовали методы квантовой теории поля для расчета максимальной пропускной способности бездисперсионного канала, продемонстрировав их применимость в контексте теории информации.

Алексей Резниченко, кандидат физико-математических наук из ИЯФ СО РАН, отметил, что исследования института направлены на анализ распространения сигнала через оптоволоконные каналы с применением нелинейного уравнения Шрёдингера. Эти результаты могут найти широкое применение в телекоммуникационной отрасли, особенно в каналах с нулевой дисперсией.

Прогнозируемые ИЯФ СО РАН значения пропускной способности канала были верифицированы посредством компьютерных расчётов, выполненных сотрудниками Новосибирского государственного университета и Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения РАН. Исследования включали использование двух различных методов численного моделирования, что позволило обеспечить их всестороннюю проверку.

Александр Черных, кандидат физико-математических наук из ИАиЭ СО РАН, подчеркнул, что для верификации теоретических расчётов были проведены два независимых эксперимента с применением различных численных методов. Это является редкостью, так как численные методы обычно считаются достаточно надёжными.

Учёные ИЯФ СО РАН также выявили нетривиальный закон увеличения пропускной способности бездисперсионного канала при повышении мощности сигнала. В отличие от линейного канала, где пропускная способность растёт пропорционально логарифму отношения мощности сигнала к уровню шума, для нелинейного бездисперсионного канала наблюдается рост пропускной способности, описываемый логарифмом логарифма мощности. Данный результат представляет значительный интерес для оценки максимальной пропускной способности реальных оптоволоконных линий связи.