10 يناير 2023 (أخبار Nanowerk) الألياف الضوئية هي العمود الفقري لشبكات المعلومات الحديثة لدينا. من الاتصالات طويلة المدى عبر الإنترنت إلى نقل المعلومات عالي السرعة داخل مراكز البيانات وأسواق الأوراق المالية ، تظل الألياف الضوئية بالغة الأهمية في عالمنا المعولم. ومع ذلك ، فإن شبكات الألياف ليست مثالية من الناحية الهيكلية ، ويمكن أن يتعرض نقل المعلومات للخطر عندما تسوء الأمور. لمعالجة هذه المشكلة ، طور علماء الفيزياء في جامعة باث نوعًا جديدًا من الألياف المصممة لتعزيز متانة الشبكات. يمكن أن تكون هذه القوة مهمة بشكل خاص في العصر القادم للشبكات الكمية. قام الفريق بتصنيع ألياف ضوئية (القنوات الزجاجية المرنة التي يتم من خلالها إرسال المعلومات) التي يمكنها حماية الضوء (الوسيط الذي يتم من خلاله نقل البيانات) باستخدام رياضيات الطوبولوجيا. والأفضل من ذلك كله ، أن هذه الألياف المعدلة قابلة للتطوير بسهولة ، مما يعني أنه يمكن الحفاظ على بنية كل ليف على مدى آلاف الكيلومترات. نُشرت دراسة باث في العدد الأخير من علم السلف("النماذج الفائقة الطوبولوجية في الألياف البلورية الضوئية").
حماية الضوء من الفوضى
في أبسط صورها ، تتكون الألياف الضوئية - التي يبلغ قطرها عادةً 125 ميكرومتر (على غرار خصلة شعر كثيفة) - من لب من الزجاج الصلب محاط بالكسوة. ينتقل الضوء عبر اللب ، حيث يرتد كما لو كان ينعكس عن المرآة. ومع ذلك ، فإن المسار الذي تسلكه الألياف الضوئية أثناء تقاطعها مع المناظر الطبيعية نادرًا ما يكون مستقيمًا وغير مضطرب: المنعطفات والحلقات والانحناءات هي القاعدة. يمكن أن تؤدي التشوهات في الألياف إلى تدهور المعلومات أثناء انتقالها بين المرسل والمستقبل. قال ناثان روبرتس ، طالب الدكتوراه في الفيزياء ، الذي قاد البحث: "كان التحدي هو بناء شبكة تأخذ القوة في الاعتبار". "عندما تقوم بتصنيع كابل ألياف ضوئية ، فإن هناك اختلافات صغيرة في البنية المادية للألياف حتمًا. عند نشر الألياف في شبكة ، يمكن أيضًا أن تلتوي وتثني. تتمثل إحدى طرق مواجهة هذه الاختلافات والعيوب في التأكد من أن عملية تصميم الألياف تتضمن تركيزًا حقيقيًا على المتانة. هذا هو المكان الذي وجدنا فيه أفكار الهيكل مفيدة. " لتصميم هذه الألياف الجديدة ، استخدم فريق باث الهيكل ، وهي الدراسة الرياضية للكميات التي تظل دون تغيير على الرغم من التشوهات المستمرة في الهندسة. تم تطبيق مبادئها بالفعل في العديد من مجالات أبحاث الفيزياء. من خلال ربط الظواهر الفيزيائية بالأرقام غير المتغيرة ، يمكن تجنب الآثار المدمرة للبيئة المضطربة. تنشر الألياف التي صممها فريق باث أفكارًا طوبولوجية من خلال تضمين العديد من النوى الموجهة للضوء في ألياف مرتبطة ببعضها البعض في شكل حلزوني. يمكن للضوء أن يقفز بين هذه النوى ولكنه يصبح محاصرًا داخل الحافة بفضل التصميم الطوبولوجي. هذه الحالات الحادة محمية من الفوضى في الهيكل. قال عالم فيزياء باث ، الدكتور أنطون سوسلوف ، الذي شارك في تأليف الدراسة باعتباره قائدًا للنظرية: "باستخدام الألياف لدينا ، يكون الضوء أقل تأثرًا بالاضطراب البيئي مما هو عليه في نظام مكافئ يفتقر إلى التصميم الطوبولوجي. "من خلال اعتماد الألياف الضوئية مع التصميم الطوبولوجي ، سيكون لدى الباحثين الأدوات اللازمة لاستباق ومنع تأثيرات تدهور الإشارات من خلال بناء أنظمة ضوئية قوية بطبيعتها."النظرية تلتقي بالخبرة العملية
قال عالم فيزياء باث ، الدكتور بيتر موسلي ، الذي شارك في تأليف الدراسة بصفته قائدًا تجريبيًا: "في السابق ، طبق العلماء الرياضيات المعقدة للطوبولوجيا على الضوء ، ولكن هنا في جامعة باث لدينا الكثير من الخبرة في صنع الألياف الضوئية فيزيائيًا ، لذلك نضع الرياضيات جنبًا إلى جنب مع خبرتنا لإنشاء ألياف طوبولوجية ". الفريق ، الذي يضم أيضًا طالب الدكتوراه جويدو باردينك والدكتور جوش نان من قسم الفيزياء ، يبحثون الآن عن شركاء في الصناعة لتطوير مفهومهم بشكل أكبر. قال الدكتور سوسلوف: "نحن حريصون حقًا على مساعدة الناس على بناء شبكات اتصال قوية ونحن مستعدون للمرحلة التالية من هذا العمل". وأضاف السيد روبرتس: "لقد أظهرنا أنه يمكنك صنع كيلومترات من الألياف الطوبولوجية ملفوفة حول بكرة. نحن نتصور إنترنت كمي حيث سيتم نقل المعلومات بقوة عبر القارات باستخدام المبادئ الطوبولوجية. " وأشار إلى أن هذا البحث له دلالات تتجاوز شبكات الاتصالات. وقال: "إن تطوير الألياف ليس تحديًا تقنيًا فحسب ، بل هو أيضًا مجال علمي مثير بحد ذاته. "إن فهم كيفية هندسة الألياف الضوئية أدى إلى مصادر الضوء من" supercontinuum "الساطع الذي يمتد على كامل الطيف المرئي وصولاً إلى مصادر الضوء الكمومية التي تنتج فوتونات فردية - جزيئات ضوئية مفردة."المستقبل هو الكم
من المتوقع على نطاق واسع أن تلعب الشبكات الكمية دورًا تقنيًا مهمًا في السنوات القادمة. تتمتع التقنيات الكمومية بالقدرة على تخزين المعلومات ومعالجتها بطرق أقوى مما تستطيع أجهزة الكمبيوتر "الكلاسيكية" اليوم ، بالإضافة إلى إرسال الرسائل بأمان عبر الشبكات العالمية دون أي فرصة للتنصت. لكن الحالات الكمومية للضوء التي تنقل المعلومات تتأثر بسهولة ببيئتها وإيجاد طريقة لحمايتها يمثل تحديًا كبيرًا. قد يكون هذا العمل خطوة نحو الحفاظ على المعلومات الكمومية في الألياف الضوئية باستخدام التصميم الطوبولوجي.- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62131.php
- 1
- 10
- 7
- 9
- a
- حسابي
- في
- وأضاف
- العنوان
- اعتماد
- بعد
- ضد
- الكل
- سابقا
- و
- تطبيقي
- المناطق
- حول
- تجنب
- العمود الفقري
- يصبح
- يجري
- أفضل
- ما بين
- Beyond
- نساعدك في بناء
- ابني
- كابل
- الطاقة الإنتاجية
- سبب
- تحدى
- فرصة
- قنوات
- تأتي
- آت
- Communication
- مجال الاتصالات
- مجمع
- تسوية
- أجهزة الكمبيوتر
- مفهوم
- الرابط
- متواصل
- جوهر
- استطاع
- Counter
- خلق
- حرج
- كريستال
- البيانات
- مراكز البيانات
- التاريخ
- القسم
- نشر
- ينشر
- تصميم
- عملية التصميم
- تصميم
- على الرغم من
- تطوير
- المتقدمة
- التطوير التجاري
- اضطراب
- إلى أسفل
- كل
- بسهولة
- حافة
- الآثار
- مهندس
- ضمان
- كامل
- البيئة
- بيئي
- معادل
- خاصة
- حتى
- الاستبدال
- المثيره
- متوقع
- الخبره في مجال الغطس
- خبرة
- حقل
- العثور على
- مرن
- تركز
- وجدت
- تبدأ من
- إضافي
- مستقبل
- علم الهندسة
- دولار فقط واحصل على خصم XNUMX% على جميع
- زجاج
- العالمية
- الشبكات العالمية
- Go
- الشعر
- مساعدة
- هنا
- كيفية
- كيفية
- لكن
- HTTPS
- الأفكار
- أثر
- آثار
- أهمية
- in
- يشمل
- بما فيه
- فرد
- العالمية
- الشركاء في الصناعة
- لا محالة
- تأثر
- معلومات
- Internet
- قضية
- IT
- شديد
- نوع
- المشهد
- آخر
- قيادة
- ليد
- ضوء
- مرتبط
- أبحث
- رائد
- جعل
- القيام ب
- كثير
- رياضي
- الرياضيات
- معنى
- متوسط
- يجتمع
- رسائل
- مرآة
- تقدم
- تم التعديل
- الأكثر من ذلك
- التحركات
- شبكة
- الشبكات
- جديد
- التالي
- أرقام
- ONE
- بصريات
- الخاصة
- شركاء
- مجتمع
- بيتر
- مرحلة جديدة
- الفوتونات
- مادي
- جسديا
- فيزياء
- أفلاطون
- الذكاء افلاطون البيانات
- أفلاطون داتا
- بلايستشن
- قوي
- عملية
- يقدم
- مبادئ
- المشكلة
- عملية المعالجة
- إنتاج
- حماية
- محمي
- إثبات
- نشرت
- وضع
- كمية
- المعلومات الكمية
- الإنترنت الكمومي
- شبكات الكم
- RE
- استعداد
- حقيقي
- لا تزال
- بقايا
- بحث
- الباحثين
- قوي
- متانة
- النوع
- خزنة
- قال
- تحجيم
- العلماء
- آمن
- إرسال
- عدة
- أظهرت
- مماثل
- عزباء
- صغير
- So
- الصلبة
- مصادر
- يمتد
- طيف
- لف
- المحافظة
- خطوة
- مخزون
- تبادل الأسهم
- متجر
- مستقيم
- بناء
- طالب
- دراسة
- محاط
- نظام
- أنظمة
- يأخذ
- فريق
- التكنولوجية
- التكنولوجيا
- •
- المشهد
- من مشاركة
- الأشياء
- الآلاف
- عبر
- إلى
- اليوم
- سويا
- أدوات
- نحو
- تحويل
- نقل
- يسافر
- عادة
- جامعة
- مرئي
- طرق
- التي
- من الذى
- على نحو واسع
- سوف
- في غضون
- بدون
- للعمل
- العالم
- سوف
- خاطئ
- سنوات
- زفيرنت