10 Ιαν 2023 (Ειδήσεις Nanowerk) Οι οπτικές ίνες αποτελούν τη ραχοκοκαλιά των σύγχρονων δικτύων πληροφοριών μας. Από την επικοινωνία μεγάλης εμβέλειας μέσω του Διαδικτύου έως τη μεταφορά πληροφοριών υψηλής ταχύτητας σε κέντρα δεδομένων και χρηματιστήρια, η οπτική ίνα παραμένει κρίσιμη στον παγκοσμιοποιημένο κόσμο μας. Τα δίκτυα οπτικών ινών δεν είναι, ωστόσο, δομικά τέλεια και η μεταφορά πληροφοριών μπορεί να τεθεί σε κίνδυνο όταν τα πράγματα πάνε στραβά. Για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα, φυσικοί στο Πανεπιστήμιο του Μπαθ ανέπτυξαν ένα νέο είδος ίνας που έχει σχεδιαστεί για να ενισχύσει την ευρωστία των δικτύων. Αυτή η ευρωστία θα μπορούσε να αποδειχθεί ιδιαίτερα σημαντική στην επόμενη εποχή των κβαντικών δικτύων. Η ομάδα έχει κατασκευάσει οπτικές ίνες (τα εύκαμπτα γυάλινα κανάλια μέσω των οποίων αποστέλλονται πληροφορίες) που μπορούν να προστατεύσουν το φως (το μέσο μέσω του οποίου μεταδίδονται τα δεδομένα) χρησιμοποιώντας τα μαθηματικά της τοπολογίας. Το καλύτερο από όλα, αυτές οι τροποποιημένες ίνες είναι εύκολα κλιμακούμενες, πράγμα που σημαίνει ότι η δομή κάθε ίνας μπορεί να διατηρηθεί σε χιλιάδες χιλιόμετρα. Η μελέτη Bath δημοσιεύεται στο τελευταίο τεύχος του Προκαταβολές Επιστήμη(«Τοπολογικοί υπερτρόποι σε φωτονικές κρυσταλλικές ίνες»).
Προστασία του φωτός από τη διαταραχή
Στην απλούστερή της, η οπτική ίνα - η οποία έχει τυπικά διάμετρο 125 μm (παρόμοια με ένα χοντρό τρίχωμα) - περιλαμβάνει έναν πυρήνα από συμπαγές γυαλί που περιβάλλεται από επένδυση. Το φως ταξιδεύει μέσα από τον πυρήνα, όπου αναπηδά σαν να αντανακλάται από έναν καθρέφτη. Ωστόσο, η διαδρομή που ακολουθεί μια οπτική ίνα καθώς διασχίζει το τοπίο σπάνια είναι ευθεία και αδιατάρακτη: οι στροφές, οι βρόχοι και οι στροφές είναι ο κανόνας. Οι παραμορφώσεις στην ίνα μπορεί να προκαλέσουν υποβάθμιση των πληροφοριών καθώς μετακινούνται μεταξύ αποστολέα και παραλήπτη. «Η πρόκληση ήταν να οικοδομήσουμε ένα δίκτυο που να λαμβάνει υπόψη την ευρωστία», δήλωσε ο φοιτητής PhD Φυσικής Νέιθαν Ρόμπερτς, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας. «Όποτε κατασκευάζετε ένα καλώδιο οπτικών ινών, αναπόφευκτα υπάρχουν μικρές παραλλαγές στη φυσική δομή της ίνας. Όταν αναπτύσσεται σε ένα δίκτυο, η ίνα μπορεί επίσης να συστραφεί και να λυγίσει. Ένας τρόπος για να αντιμετωπιστούν αυτές οι παραλλαγές και τα ελαττώματα είναι να διασφαλιστεί ότι η διαδικασία σχεδιασμού των ινών περιλαμβάνει πραγματική εστίαση στη στιβαρότητα. Εδώ βρήκαμε χρήσιμες τις ιδέες της τοπολογίας». Για να σχεδιάσει αυτή τη νέα ίνα, η ομάδα του Bath χρησιμοποίησε τοπολογία, η οποία είναι η μαθηματική μελέτη ποσοτήτων που παραμένουν αμετάβλητες παρά τις συνεχείς παραμορφώσεις στη γεωμετρία. Οι αρχές του εφαρμόζονται ήδη σε πολλούς τομείς της έρευνας της φυσικής. Συνδέοντας φυσικά φαινόμενα με αμετάβλητους αριθμούς, μπορούν να αποφευχθούν οι καταστροφικές συνέπειες ενός διαταραγμένου περιβάλλοντος. Η ίνα που σχεδιάστηκε από την ομάδα Bath αναπτύσσει τοπολογικές ιδέες συμπεριλαμβάνοντας αρκετούς πυρήνες καθοδήγησης φωτός σε μια ίνα, συνδεδεμένους μεταξύ τους σε μια σπείρα. Το φως μπορεί να πηδήξει ανάμεσα σε αυτούς τους πυρήνες, αλλά παγιδεύεται μέσα στην άκρη χάρη στον τοπολογικό σχεδιασμό. Αυτές οι ακραίες καταστάσεις προστατεύονται από αταξία στη δομή. Ο φυσικός του Μπάνιου Δρ Anton Souslov, ο οποίος συνέγραψε τη μελέτη ως επικεφαλής της θεωρίας, είπε: «Χρησιμοποιώντας τις ίνες μας, το φως επηρεάζεται λιγότερο από περιβαλλοντικές διαταραχές από ό,τι θα ήταν σε ένα ισοδύναμο σύστημα που δεν έχει τοπολογικό σχεδιασμό. «Με την υιοθέτηση οπτικών ινών με τοπολογικό σχεδιασμό, οι ερευνητές θα έχουν τα εργαλεία για να προλαμβάνουν και να αποτρέπουν τα φαινόμενα υποβάθμισης του σήματος δημιουργώντας εγγενώς ισχυρά φωτονικά συστήματα».Η θεωρία συναντά την πρακτική εξειδίκευση
Ο φυσικός του Bath Dr Peter Mosley, ο οποίος συνέγραψε τη μελέτη ως πειραματικός επικεφαλής, είπε: «Προηγουμένως, οι επιστήμονες εφάρμοζαν τα πολύπλοκα μαθηματικά της τοπολογίας στο φως, αλλά εδώ στο Πανεπιστήμιο του Bath έχουμε μεγάλη εμπειρία στην κατασκευή οπτικών ινών. Συνδυάσαμε τα μαθηματικά με την τεχνογνωσία μας για να δημιουργήσουμε τοπολογική ίνα». Η ομάδα, η οποία περιλαμβάνει επίσης τον διδακτορικό φοιτητή Guido Baardink και τον Dr Josh Nunn από το Τμήμα Φυσικής, αναζητούν τώρα συνεργάτες του κλάδου για να αναπτύξουν περαιτέρω την ιδέα τους. «Είμαστε πραγματικά πρόθυμοι να βοηθήσουμε τους ανθρώπους να δημιουργήσουν ισχυρά δίκτυα επικοινωνίας και είμαστε έτοιμοι για την επόμενη φάση αυτής της εργασίας», δήλωσε ο Δρ Σουσλόφ. Ο κ. Roberts πρόσθεσε: «Έχουμε δείξει ότι μπορείτε να κάνετε χιλιόμετρα τοπολογικής ίνας να τυλίγεται γύρω από ένα καρούλι. Οραματιζόμαστε ένα κβαντικό Διαδίκτυο όπου οι πληροφορίες θα μεταδίδονται σθεναρά σε όλες τις ηπείρους χρησιμοποιώντας τοπολογικές αρχές». Επισήμανε ότι αυτή η έρευνα έχει επιπτώσεις που ξεπερνούν τα δίκτυα επικοινωνιών. Είπε: «Η ανάπτυξη ινών δεν είναι μόνο μια τεχνολογική πρόκληση, αλλά και ένα συναρπαστικό επιστημονικό πεδίο από μόνο του. «Η κατανόηση του τρόπου κατασκευής οπτικών ινών οδήγησε σε πηγές φωτός από φωτεινό «υπερσυνέχεια» που εκτείνεται σε ολόκληρο το ορατό φάσμα μέχρι τις κβαντικές πηγές φωτός που παράγουν μεμονωμένα φωτόνια – μεμονωμένα σωματίδια φωτός».Το μέλλον είναι κβαντικό
Τα κβαντικά δίκτυα αναμένεται ευρέως να διαδραματίσουν σημαντικό τεχνολογικό ρόλο τα επόμενα χρόνια. Οι κβαντικές τεχνολογίες έχουν την ικανότητα να αποθηκεύουν και να επεξεργάζονται πληροφορίες με πιο ισχυρούς τρόπους από τους «κλασικούς» υπολογιστές σήμερα, καθώς και να στέλνουν μηνύματα με ασφάλεια σε παγκόσμια δίκτυα χωρίς καμία πιθανότητα υποκλοπής. Αλλά οι κβαντικές καταστάσεις φωτός που μεταδίδουν πληροφορίες επηρεάζονται εύκολα από το περιβάλλον τους και η εύρεση τρόπου προστασίας τους είναι μια μεγάλη πρόκληση. Αυτή η εργασία μπορεί να είναι ένα βήμα προς τη διατήρηση της κβαντικής πληροφορίας στις οπτικές ίνες χρησιμοποιώντας τοπολογικό σχεδιασμό.- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62131.php
- 1
- 10
- 7
- 9
- a
- Λογαριασμός
- απέναντι
- προστιθέμενη
- διεύθυνση
- υιοθετώντας
- Μετά το
- κατά
- Όλα
- ήδη
- και
- εφαρμοσμένος
- περιοχές
- γύρω
- αποφεύγεται
- Σπονδυλική στήλη
- γίνεται
- είναι
- ΚΑΛΎΤΕΡΟΣ
- μεταξύ
- Πέρα
- χτίζω
- Κτίριο
- καλώδιο
- Χωρητικότητα
- Αιτία
- πρόκληση
- ευκαιρία
- κανάλια
- Ελάτε
- ερχομός
- Επικοινωνία
- Διαβιβάσεις
- συγκρότημα
- Συμβιβασμένος
- υπολογιστές
- έννοια
- Συνδετικός
- συνεχής
- πυρήνας
- θα μπορούσε να
- μετρητής
- δημιουργία
- κρίσιμης
- Κρύσταλλο
- ημερομηνία
- κέντρα δεδομένων
- Ημερομηνία
- Τμήμα
- αναπτυχθεί
- αναπτύσσεται
- Υπηρεσίες
- διαδικασία σχεδιασμού
- σχεδιασμένα
- Παρά
- ανάπτυξη
- αναπτύχθηκε
- Ανάπτυξη
- διαταραχή
- κάτω
- κάθε
- εύκολα
- άκρη
- αποτελέσματα
- μηχανικός
- εξασφαλίζω
- Ολόκληρος
- Περιβάλλον
- περιβάλλοντος
- Ισοδύναμος
- ειδικά
- Even
- Χρηματιστήρια
- συναρπαστικός
- αναμένεται
- εμπειρία
- εξειδίκευση
- πεδίο
- εύρεση
- εύκαμπτος
- Συγκέντρωση
- Βρέθηκαν
- από
- περαιτέρω
- μελλοντικός
- γεωμετρία
- παίρνω
- ποτήρι
- Παγκόσμιο
- παγκόσμια δίκτυα
- Go
- Μαλλιά
- βοήθεια
- εδώ
- Πως
- Πώς να
- Ωστόσο
- HTTPS
- ιδεών
- επηρεάζονται
- επιπτώσεις
- σημαντικό
- in
- περιλαμβάνει
- Συμπεριλαμβανομένου
- ατομικές
- βιομηχανία
- συνεργάτες του κλάδου
- αναπόφευκτα
- επηρεάζονται
- πληροφορίες
- Internet
- ζήτημα
- IT
- Keen
- Είδος
- τοπίο
- αργότερο
- οδηγήσει
- Led
- φως
- συνδέονται
- κοιτάζοντας
- μεγάλες
- κάνω
- Κατασκευή
- πολοί
- μαθηματικός
- μαθηματικά
- νόημα
- medium
- πληροί
- μηνύματα
- καθρέπτης
- ΜΟΝΤΕΡΝΑ
- τροποποιημένο
- περισσότερο
- κινήσεις
- δίκτυο
- δίκτυα
- Νέα
- επόμενη
- αριθμοί
- ONE
- οπτική
- δική
- Συνεργάτες
- People
- τέλειος
- Πέτρος
- φάση
- Φωτόνια
- φυσικός
- Φυσικώς
- Φυσική
- Πλάτων
- Πληροφορία δεδομένων Plato
- Πλάτωνα δεδομένα
- Δοκιμάστε να παίξετε
- ισχυρός
- Πρακτικός
- παρόν
- αρχές
- Πρόβλημα
- διαδικασια μας
- παράγει
- προστασία
- προστατεύονται
- Αποδείξτε
- δημοσιεύθηκε
- βάζω
- Quantum
- κβαντικές πληροφορίες
- Κβαντικό Διαδίκτυο
- κβαντικά δίκτυα
- RE
- έτοιμος
- πραγματικός
- παραμένουν
- λείψανα
- έρευνα
- ερευνητές
- εύρωστος
- ευρωστία
- Ρόλος
- ένα ασφαλές
- Είπε
- επεκτάσιμη
- επιστήμονες
- ασφαλώς
- αποστολή
- διάφοροι
- παρουσιάζεται
- παρόμοιες
- ενιαίας
- small
- So
- στέρεο
- Πηγές
- εκτείνεται
- Φάσμα
- Πηνίο
- Μελών
- Βήμα
- στοκ
- ανταλλαγές μετοχών
- κατάστημα
- ευθεία
- δομή
- Φοιτητής
- Μελέτη
- περιβάλλεται
- σύστημα
- συστήματα
- παίρνει
- τεχνολογικός
- Τεχνολογίες
- Η
- Το τοπίο
- τους
- πράγματα
- χιλιάδες
- Μέσω
- προς την
- σήμερα
- μαζι
- εργαλεία
- προς
- μεταφορά
- μεταδίδουν
- Ταξιδεύει
- συνήθως
- πανεπιστήμιο
- ορατός
- τρόπους
- Ποιό
- Ο ΟΠΟΊΟΣ
- ευρέως
- θα
- εντός
- χωρίς
- Εργασία
- κόσμος
- θα
- Λανθασμένος
- χρόνια
- zephyrnet