現代光學中一個令人興奮的前景是利用光的模式——光在多個自由度下的樣子——通常被稱為“結構光”。每一種不同的圖案都可以形成一個用于光通信的編碼字母表，或者可以用于制造業(yè)以提高性能和生產力。不幸的是，當光線穿過有噪聲的通道時，它們的模式就會扭曲，例如，受壓的光纖、畸變的光學系統、渾濁的活體組織，也許還有一個非常嚴重的例子，空氣中的大氣湍流。

在所有這些示例中，扭曲的模式可能惡化到輸出模式與輸入模式完全不同的地步，從而抵消了好處。正如《先進光子學》雜志報道的那樣，南非的研究人員已經展示了如何找到無失真形式的光，這些光從嘈雜的通道中出來，與它們被放入的通道完全相同。以大氣湍流為例，他們證明了這些被稱為本征模的特殊形式的光，甚至可以在非常復雜的通道中找到，它們沒有失真，而其他形式的結構光則無法識別。

當光線通過大氣等嘈雜通道時，它會失真，但存在復雜形式的光，它們不會失真，因此輸出模式與輸入相同。

在自由空間光學、傳感和能量傳遞等許多應用中，讓光線穿過大氣層是至關重要的，但如何做到這一點一直是一個挑戰(zhàn)。傳統上，一種試錯的方法被用于在某些特定的噪聲通道中尋找最強大的光形式，但到目前為止，所有形式的熟悉的結構光都顯示出隨著介質變得越來越嘈雜而扭曲。原因是光可以“看到”扭曲。

但是有沒有可能創(chuàng)造出一種看不到扭曲的光，就像扭曲不存在一樣穿過呢?為了取得這一進展，研究人員將噪聲通道視為一個數學算子，并提出了一個簡單的問題:哪種形式的光對這個算子是不變的?換句話說，處于通道自然模態(tài)的光波表現得好像它們沒有看到扭曲:通道的真實特征模態(tài)。

討論的例子是由于大氣湍流造成的嚴重扭曲。這個問題的答案揭示了以前未被認識的光的形式(即那些不屬于任何已知的結構光家族，但對介質完全健壯的光)。這一事實在弱和強湍流條件下得到了實驗和理論的證實。

根據通訊作者、SPIE研究員、約翰內斯堡金山大學特約教授Andrew Forbes的說法，“這項工作令人興奮的地方在于，它為研究復雜系統中的復雜光開辟了一種新方法，例如，通過光纖、水下通道、活體組織和其他高度畸變系統傳輸經典光和量子光�！�

他補充說:“由于本征模的性質，這種介質有多長并不重要，也不重要擾動有多強，因此即使在傳統的校正程序(如自適應光學)失敗的情況下，它也應該能很好地工作�！�

在復雜介質中保持結構光的完整性將為未來通過噪聲通道成像和通信的工作鋪平道路，當光的結構形式是脆弱的量子態(tài)時，這一點尤其重要。

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