קשרים בקרני אור מאפשרים לאחסן מידע ולהעביר אותו הלאה
תורת הקשרים במתמטיקה, יחד עם יישום אלקטרו-אופטי, פותחים דרך חדשה לתקשורת מוצפנת
תורת הקשרים במתמטיקה חוקרת מבנים של קשרים ואת התכונות הנשמרות בהם. במחקר זה, הקשרים ותכונותיהם השמורות הוטבעו על קרני אור באמצעים אלקטרו-אופטיים, באופן המאפשר לקודד מידע בצד אחד, להעבירו במרחב או דרך סיב אופטי, ולקרוא אותו בצד השני.
קשרים - המבוצעים על סוגים שונים של רצועות, חבלים וחוטים - משמשים לשמירת מידע בשל יציבותם. לדוגמה, עדויות מתרבויות ילידיות בעולם, ובעיקר משרידי האינקה בהימלאיה, מראות כיצד שימשו קשרים להעברת אינפורמציה ושמירתה. במחקר שנערך במעבדתו של ד"ר אליהו כהן מהפקולטה להנדסה בבר-אילן, הודגמו קשרים מורכבים באמצעות קרני אור המועברות דרך החלל הפתוח. כדי ליצור את הקשרים ולשלוט במבנה של קרן האור, השתמשו החוקרים באמצעי אלקטרו-אופטי שנקרא SLM (spatial light modulator) וביצירת הולוגרמות.
את ה- SLM אפשר לדמות למכשיר שׅיחול, כמו התבנית שבה משתמשים ליצירת צורות של פסטה באמצעות דחיפת הבצק דרך חור בעל צורה נבחרת. 'הבצק' במקרה זה הוא קרני האור. ה- SLM שולט על ההתפלגות המרחבית של עוצמת האור ושל הפאזה, כלומר, הנקודה שבה מתחיל הגל (לגל יש נקודת שיא ונקודת שפל והפאזה יכולה להיות כל אחת מהן או כל נקודה ביניהן). הולוגרמות הוצמדו לשני הקיטובים של האור, כלומר לכיווני התנודה השונים של השדה החשמלי שממנו מורכב האור (יחד עם השדה המגנטי). באמצעות התאבכות של הקיטובים, מפגש בין שני גלים שנושאים הולוגרמות שונות, יצרו החוקרים לראשונה אי פעם 'קשרים ממוסגרים' באור.
הטכנולוגיה אפשרה לבצע פעולות על קרני האור: לשזור צמות וליצור קשרים. הקשרים, כאמור, מכילים מידע. ניתן לקרוא את הקשרים בכל מקום ומכל כיוון, הם יציבים וחסינים לשגיאות כמו סיבוב, מתיחה, כיווץ ועיוות. התרת הקשר מאפשרת לחלץ את המידע, ובאופן כללי, ניתן גם לבצע סוג מיוחד של חישוב, חישוב טופולוגי, שמבוסס על מניפולציות של הצמות וחסין במיוחד לרעש ושגיאות.
חשיבותו של המחקר, המציע גם מרכיב תאורטי-חישובי וגם טכנולוגיה, היא בכך שתקשורת היום מועברת לעיתים קרובות באמצעות סיבים אופטיים. ברגע שיש תיאום בין הצד המעביר אינפורמציה דרך סיב אופטי ובין הצד המקבל, אפשר להשתמש ביישום המוצע במחקר לטובת תקשורת מוצפנת. החזון לעתיד הרחוק יותר הוא שהידע הזה ישמש בבניית מחשב קוונטי.