10. januar 2023 (Nanowerk nyheder) Optiske fibre er rygraden i vores moderne informationsnetværk. Fra langdistancekommunikation over internettet til højhastighedsinformationsoverførsel inden for datacentre og børser, er optisk fiber stadig kritisk i vores globaliserede verden. Fibernetværk er dog ikke strukturelt perfekte, og informationsoverførsel kan blive kompromitteret, når det går galt. For at løse dette problem har fysikere ved University of Bath udviklet en ny slags fiber designet til at øge robustheden af netværk. Denne robusthed kan vise sig at være særlig vigtig i den kommende tidsalder af kvantenetværk. Holdet har fremstillet optiske fibre (de fleksible glaskanaler, hvorigennem information sendes), der kan beskytte lys (mediet, hvorigennem data transmitteres) ved hjælp af topologiens matematik. Det bedste af det hele er, at disse modificerede fibre er let skalerbare, hvilket betyder, at strukturen af hver fiber kan bevares over tusindvis af kilometer. Bath-undersøgelsen er offentliggjort i det seneste nummer af Science Forskud("Topologiske supertilstande i fotonisk krystalfiber").
Beskyttelse af lys mod uorden
På sin enkleste måde består optisk fiber – som typisk har en diameter på 125 µm (svarende til en tyk hårstrå) – en kerne af massivt glas omgivet af beklædning. Lys bevæger sig gennem kernen, hvor det hopper, som om det reflekterede fra et spejl. Vejen, som en optisk fiber tager, når den krydser landskabet, er dog sjældent lige og uforstyrret: sving, sløjfer og sving er normen. Forvrængninger i fiberen kan få information til at forringes, når den bevæger sig mellem afsender og modtager. "Udfordringen var at opbygge et netværk, der tager hensyn til robusthed," sagde fysik-ph.d.-studerende Nathan Roberts, der ledede forskningen. "Når man fremstiller et fiberoptisk kabel, er der uundgåeligt små variationer i fiberens fysiske struktur. Når den installeres i et netværk, kan fiberen også blive snoet og bøjet. En måde at imødegå disse variationer og defekter på er at sikre, at fiberdesignprocessen indeholder et reelt fokus på robusthed. Det er her, vi fandt topologiens ideer nyttige." Til at designe denne nye fiber brugte Bath-teamet topologi, som er den matematiske undersøgelse af mængder, der forbliver uændrede på trods af kontinuerlige forvrængninger af geometrien. Dens principper anvendes allerede på mange områder inden for fysikforskning. Ved at forbinde fysiske fænomener med uforanderlige tal kan de destruktive virkninger af et uordnet miljø undgås. Fiberen designet af Bath-teamet implementerer topologiske ideer ved at inkludere flere lysledende kerner i en fiber, forbundet med hinanden i en spiral. Lys kan hoppe mellem disse kerner, men bliver fanget inden for kanten takket være det topologiske design. Disse kanttilstande er beskyttet mod uorden i strukturen. Badfysiker Dr. Anton Souslov, der var medforfatter til undersøgelsen som teorileder, sagde: "Ved at bruge vores fiber er lys mindre påvirket af miljøforstyrrelser, end det ville være i et tilsvarende system, der mangler topologisk design. "Ved at anvende optiske fibre med topologisk design vil forskerne have værktøjerne til at foregribe og forhindre signalnedbrydende effekter ved at bygge iboende robuste fotoniske systemer."Teori møder praktisk ekspertise
Bath-fysiker Dr. Peter Mosley, der var medforfatter til undersøgelsen som eksperimentel leder, sagde: "Tidligere har forskere anvendt topologiens komplekse matematik på lys, men her på University of Bath har vi masser af erfaring med fysisk fremstilling af optiske fibre, så vi sætter matematikken sammen med vores ekspertise for at skabe topologiske fibre." Holdet, som også omfatter ph.d.-studerende Guido Baardink og Dr. Josh Nunn fra Institut for Fysik, leder nu efter industripartnere til at udvikle deres koncept yderligere. "Vi er virkelig ivrige efter at hjælpe folk med at bygge robuste kommunikationsnetværk, og vi er klar til næste fase af dette arbejde," sagde Dr. Souslov. Hr. Roberts tilføjede: "Vi har vist, at man kan lave kilometervis af topologisk fiber viklet rundt om en spole. Vi forestiller os et kvanteinternet, hvor information vil blive transmitteret robust på tværs af kontinenter ved hjælp af topologiske principper." Han påpegede, at denne forskning har implikationer, der går ud over kommunikationsnetværk. Han sagde: "Fiberudvikling er ikke kun en teknologisk udfordring, men også et spændende videnskabeligt felt i sig selv. "Forståelse af, hvordan man konstruerer optisk fiber har ført til lyskilder fra lyse 'superkontinuum', der spænder over hele det synlige spektrum helt ned til kvantelyskilder, der producerer individuelle fotoner - enkelte lyspartikler."Fremtiden er kvante
Kvantenetværk forventes i vid udstrækning at spille en vigtig teknologisk rolle i de kommende år. Kvanteteknologier har kapaciteten til at lagre og behandle information på mere kraftfulde måder, end 'klassiske' computere kan i dag, såvel som at sende beskeder sikkert på tværs af globale netværk uden nogen chance for at aflytte. Men lysets kvantetilstande, der transmitterer information, påvirkes let af deres omgivelser, og det er en stor udfordring at finde en måde at beskytte dem på. Dette arbejde kan være et skridt i retning af at opretholde kvanteinformation i fiberoptik ved hjælp af topologisk design.- SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
- Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
- Kilde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62131.php
- 1
- 10
- 7
- 9
- a
- Konto
- tværs
- tilføjet
- adresse
- Vedtagelsen
- Efter
- mod
- Alle
- allerede
- ,
- anvendt
- områder
- omkring
- undgås
- Backbone
- bliver
- være
- BEDSTE
- mellem
- Beyond
- bygge
- Bygning
- kabel
- Kapacitet
- Årsag
- udfordre
- chance
- kanaler
- Kom
- kommer
- Kommunikation
- Kommunikation
- komplekse
- Kompromitteret
- computere
- Konceptet
- Tilslutning
- kontinuerlig
- Core
- kunne
- Counter
- skabe
- kritisk
- Krystal
- data
- datacentre
- Dato
- Afdeling
- indsat
- udruller
- Design
- designproces
- konstrueret
- Trods
- udvikle
- udviklet
- Udvikling
- sygdom
- ned
- hver
- nemt
- Edge
- effekter
- ingeniør
- sikre
- Hele
- Miljø
- miljømæssige
- Ækvivalent
- især
- Endog
- Udvekslinger
- spændende
- forventet
- erfaring
- ekspertise
- felt
- finde
- fleksibel
- Fokus
- fundet
- fra
- yderligere
- fremtiden
- geometri
- få
- glas
- Global
- globale netværk
- Go
- Hår
- hjælpe
- link.
- Hvordan
- How To
- Men
- HTTPS
- ideer
- påvirket
- implikationer
- vigtigt
- in
- omfatter
- Herunder
- individuel
- industrien
- erhvervspartnere
- uundgåeligt
- påvirket
- oplysninger
- Internet
- spørgsmål
- IT
- Keen
- Venlig
- landskab
- seneste
- føre
- Led
- lys
- forbundet
- leder
- større
- lave
- Making
- mange
- matematiske
- matematik
- betyder
- medium
- opfylder
- beskeder
- spejl
- Moderne
- modificeret
- mere
- bevæger sig
- netværk
- net
- Ny
- næste
- numre
- ONE
- optik
- egen
- partnere
- Mennesker
- perfekt
- Peter
- fase
- Fotoner
- fysisk
- Fysisk
- Fysik
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatoData
- Leg
- vigtigste
- Praktisk
- præsentere
- principper
- Problem
- behandle
- producere
- beskytte
- beskyttet
- Bevise
- offentliggjort
- sætte
- Quantum
- kvanteinformation
- Kvante internet
- kvantenetværk
- RE
- klar
- ægte
- forblive
- resterne
- forskning
- forskere
- robust
- robusthed
- roller
- sikker
- Said
- skalerbar
- forskere
- sikkert
- afsendelse
- flere
- vist
- lignende
- enkelt
- lille
- So
- solid
- Kilder
- spændvidder
- Spectrum
- Spool
- Stater
- Trin
- bestand
- børser
- butik
- lige
- struktur
- studerende
- Studere
- omgivet
- systemet
- Systemer
- tager
- hold
- teknologisk
- Teknologier
- Landskabet
- deres
- ting
- tusinder
- Gennem
- til
- i dag
- sammen
- værktøjer
- mod
- overførsel
- transmittere
- rejser
- typisk
- universitet
- synlig
- måder
- som
- WHO
- bredt
- vilje
- inden for
- uden
- Arbejde
- world
- ville
- Forkert
- år
- zephyrnet