Пламя свечи дрожит от сквозняка, но не гаснет — язычок лишь на миг меняет очертания и возвращается. Примерно так же ведут себя световые скирмионы — крошечные вихри в поле луча, напоминающие закрученные водовороты. До недавнего времени их получали только в идеальном, ровном свете лазера. Малейшая рябь — и вихрь рассыпался.
Авторы новой работы пошли от обратного: они взяли неупорядоченный, частично когерентный свет (то есть такой, где волны слегка «гуляют» по фазе, как музыканты оркестра, которые чуть-чуть не попадают в такт). В этой кажущейся расхлябанности обнаружился скрытый механизм самовосстановления. Когда на пути луча возникала сильная турбулентность — та самая «болтанка», что смазывает лазерные картинки в телескопах, — вихрь не разрушался. Пространственная некогерентность работала как амортизатор: мелкие случайные сдвиги гасили крупные возмущения, и топологическая структура сохранялась.
Более того, меняя степень неупорядоченности луча, можно управлять превращениями вихрей — например, заставить одиночный скирмион превратиться в пару «вихрь-антивихрь» (скирмиониум) или расщепить целую решётку. Это похоже на то, как, слегка встряхивая поднос с мокрым песком, получают то один узор, то другой — без лепки каждого элемента руками.
Практический выход — системы передачи информации, которым не страшны помехи. Световой пучок, несущий закодированный вихрь, пройдёт сквозь дымку, тепловые потоки воздуха или мутную воду и сохранит форму, а значит, и данные. От дрожащего пламени свечи мы пришли к световым «узелкам на память», которые не развязываются в бурю.
Название «скирмион» дано в честь британского физика Тони Скирме, который в 1960-х описал похожие частицеподобные вихри в ядерной физике — задолго до того, как их нашли в магнетиках и свете.
В романе «Светлячок» (не путать с сериалом) сигналы связи кодировали в закрученные лазерные импульсы, которые не глушились помехами — почти как описанные здесь скирмионы.