中国科学家研制出电磁涡流炮 可能会彻底改变无线网络的运作方式

一种能够发射涡旋环的创新型"电磁涡旋炮"已经问世，它与自然空气涡旋的行为如出一辙。这项技术可增强数据编码能力和抗环境干扰能力，从而彻底改变通信和遥感技术。资料来源：Ren Wang；Pan-Yi Bao；Zhi-Qiang Hu；Shuai Shi；Bing-Zhong Wang；Nikolay I。Zheludev; Yijie Shen

旋涡环是一种神秘而迷人的自然现象，在空气和电磁波中显示出令人惊叹的结构和行为。想象一下，一门可以发射涡旋环的空气炮，会产生一个完美的空气涡旋，在空中优雅地穿梭，仿佛一只无形的手在天空中勾勒出一条优雅的曲线。这种涡旋现象不仅是物理学的奇观，也是大自然的杰作。

空气漩涡的产生是科学与美学的迷人结合。当空气炮发射时，瞬时压力差会使空气形成一个旋转的环状结构，在空气中稳定传播，展示出漩涡的独特形状和动态。

将同样的原理应用到电磁波上，我们可以设想一种直接发射电磁涡旋环的"电磁涡旋炮"。在科研人员的不懈努力下，这一设想正逐渐变为现实。最近，中国电子科技大学的王韧副教授、新加坡南洋理工大学的沈一杰助理教授以及英国南安普顿大学的合作者提出了一种利用同轴喇叭天线直接发射电磁涡环的方法。

他们观察到了这些涡旋的弹性传播特性和天幕拓扑结构。他们的研究成果作为特写文章发表在《应用物理评论》（Applied Physics Reviews）上。

空气炮通过产生旋转气压差产生可见涡环，而电磁炮则利用同轴喇叭天线发射电磁涡脉冲。由于其复杂的波动力学和拓扑学特征，电磁系统还展示了自恢复特性和天幕拓扑结构，为大容量通信、目标探测和数据编码提供了独特的潜力。归功于：王仁；鲍潘毅；胡志强；石帅；王丙中；尼古拉 I. 哲鲁德夫；易杰Zheludev; Yijie Shen

这些科学家总结了他们的电磁炮的工作原理："原理包括利用超宽带、径向极化、锥形同轴喇叭天线来创建旋转电磁波结构。当天线发射时，会产生瞬时压力差，形成这些涡旋环，并在长距离内保持其形状和能量。这种方法的独特之处在于它能够产生具有复杂拓扑特征的电磁脉冲，例如天幕，在传播过程中展现出非凡的弹性和自愈特性。"

"这项技术的潜在应用前景广阔，令人振奋。在大容量通信系统中，这些涡旋脉冲可以提供高效、强大的数据编码方法，从而彻底改变我们的信息传输方式。涡旋环独特的光谱和极化特性使其能够比传统波携带更多的信息，成为下一代通信网络的理想候选者。此外，它们即使在环境干扰下也能保持结构的完整性，这使它们成为遥感和目标探测的重要工具。"科学家们预测说："通过分析这些涡旋脉冲的独特模式，我们可以开发出更精确、更可靠的方法来探测和定位目标，无论是在国防系统还是太空探索中。"

"当我们思考我们研究结果的意义时，我对这项研究如何在计量学和信息处理领域取得突破性进展感到特别兴奋。涡旋脉冲的时空不可分性为开发复杂数据编码和高精度测量的新技术奠定了基础。"

此外，漩涡环内嵌入的天磁纹理为拓扑数据存储和处理提供了引人入胜的可能性，有可能带来更高效的管理和分析大型数据集的方法。这项工作不仅展示了电磁涡环令人难以置信的多功能性，而且为未来无线技术的创新奠定了基础，为重新定义我们对电磁现象的理解创造了机会。

编译自/ScitechDaily