10 בינואר 2023 (חדשות Nanowerk) סיבים אופטיים הם עמוד השדרה של רשתות המידע המודרניות שלנו. מתקשורת ארוכת טווח דרך האינטרנט ועד להעברת מידע במהירות גבוהה במרכזי נתונים ובורסות, סיבים אופטיים נשארים קריטיים בעולמנו הגלובלי. עם זאת, רשתות סיבים אינן מושלמות מבחינה מבנית, והעברת מידע עלולה להיפגע כאשר דברים משתבשים. כדי לטפל בבעיה זו, פיזיקאים מאוניברסיטת באת' פיתחו סוג חדש של סיבים שנועדו לשפר את החוסן של רשתות. החוסן הזה עשוי להתגלות כחשוב במיוחד בעידן הקרוב של רשתות קוונטיות. הצוות ייצר סיבים אופטיים (ערוצי הזכוכית הגמישים שדרכם נשלח מידע) שיכולים להגן על האור (המדיום שדרכו מועברים נתונים) באמצעות המתמטיקה של הטופולוגיה. והכי חשוב, סיבים שהשתנו אלה ניתנים להרחבה בקלות, כלומר ניתן לשמר את המבנה של כל סיב לאורך אלפי קילומטרים. מחקר באת' מתפרסם בגיליון האחרון של התקדמות מדע("אופני-על טופולוגיים בסיבי גביש פוטוניים").
הגנה על האור מפני אי סדר
בסיב האופטי הפשוט ביותר שלו - שבדרך כלל יש לו קוטר של 125 מיקרומטר (בדומה לקווצת שיער עבה) - מורכב ליבה של זכוכית מוצקה מוקפת בחיפוי. האור עובר דרך הליבה, שם הוא קופץ כמו משתקף במראה. עם זאת, המסלול שעובר סיב אופטי כשהוא חוצה את הנוף הוא לעתים רחוקות ישר ובלתי מופרע: פניות, לולאות וכיפופים הם הנורמה. עיוותים בסיב יכולים לגרום למידע להתדרדר בזמן שהוא עובר בין השולח למקלט. "האתגר היה לבנות רשת שלוקחת בחשבון חוסן", אמר דוקטורנט לפיזיקה נתן רוברטס, שהוביל את המחקר. "בכל פעם שאתה מייצר כבל סיבים אופטיים, שינויים קטנים במבנה הפיזי של הסיב קיימות בהכרח. כאשר הוא נפרס ברשת, הסיב יכול גם להתעקם ולהתכופף. אחת הדרכים להתמודד עם הווריאציות והפגמים הללו היא להבטיח שתהליך עיצוב הסיבים כולל התמקדות אמיתית בחוסן. זה המקום שבו מצאנו את הרעיונות של הטופולוגיה שימושיים." כדי לעצב את הסיב החדש הזה, צוות באת' השתמש בטופולוגיה, שהיא מחקר מתמטי של כמויות שנשארות ללא שינוי למרות עיוותים מתמשכים של הגיאומטריה. העקרונות שלה כבר מיושמים בתחומים רבים של מחקר פיזיקה. על ידי חיבור תופעות פיזיקליות למספרים בלתי משתנים, ניתן למנוע את ההשפעות ההרסניות של סביבה מופרעת. הסיב שתוכנן על ידי צוות באת' פורס רעיונות טופולוגיים על ידי הכללת מספר ליבות מנחות אור בסיב, המקושרות יחדיו בספירלה. האור יכול לדלג בין הליבות הללו אבל נלכד בתוך הקצה הודות לעיצוב הטופולוגי. מצבי קצה אלו מוגנים מפני אי סדר במבנה. פיזיקאי האמבט, ד"ר אנטון סוסלוב, שהיה שותף למחקר כראש תיאוריה, אמר: "השימוש בסיבים שלנו, האור מושפע פחות מהפרעות סביבתיות מאשר במערכת מקבילה חסרת עיצוב טופולוגי. "על ידי אימוץ סיבים אופטיים עם עיצוב טופולוגי, לחוקרים יהיו הכלים להקדים ולמנוע השפעות משפילות אותות על ידי בניית מערכות פוטוניות חזקות מטבען."תיאוריה פוגשת מומחיות מעשית
הפיזיקאי של באת' ד"ר פיטר מוסלי, שהיה שותף למחבר המחקר כמוביל ניסוי, אמר: "בעבר, מדענים יישמו את המתמטיקה המורכבת של טופולוגיה על אור, אבל כאן באוניברסיטת באת' יש לנו ניסיון רב בייצור פיזי של סיבים אופטיים, אז אנחנו מחברים את המתמטיקה יחד עם המומחיות שלנו כדי ליצור סיבים טופולוגיים." הצוות, שכולל גם את תלמיד הדוקטורט גידו ברדינק וד"ר ג'וש נון מהמחלקה לפיזיקה, מחפשים כעת שותפים בתעשייה כדי לפתח את הרעיון שלהם עוד יותר. "אנחנו באמת להוטים לעזור לאנשים לבנות רשתות תקשורת חזקות ואנחנו מוכנים לשלב הבא של העבודה הזו", אמר ד"ר סוסלוב. מר רוברטס הוסיף: "הראינו שאפשר ליצור קילומטרים של סיבים טופולוגיים מלופפים סביב סליל. אנו מדמיינים אינטרנט קוונטי שבו מידע יועבר בצורה חזקה על פני יבשות תוך שימוש בעקרונות טופולוגיים." הוא ציין כי למחקר הזה יש השלכות שחורגות מרשתות תקשורת. לדבריו, "פיתוח סיבים הוא לא רק אתגר טכנולוגי, אלא גם תחום מדעי מרגש בפני עצמו. "ההבנה כיצד להנדס סיבים אופטיים הובילה למקורות אור מ'סופר-רצף' בהיר המשתרע על כל הספקטרום הנראה עד למקורות אור קוונטיים המייצרים פוטונים בודדים - חלקיקי אור בודדים."העתיד הוא קוונטי
רשתות קוונטיות צפויות למלא תפקיד טכנולוגי חשוב בשנים הבאות. לטכנולוגיות קוונטיות יש את היכולת לאחסן ולעבד מידע בדרכים חזקות יותר ממה שמחשבים 'קלאסיים' יכולים היום, כמו גם לשלוח הודעות בצורה מאובטחת ברחבי רשתות גלובליות ללא כל סיכוי לצותת. אבל המצבים הקוונטיים של האור שמעבירים מידע מושפעים בקלות מהסביבה שלהם ומציאת דרך להגן עליהם היא אתגר גדול. עבודה זו עשויה להיות צעד לקראת שמירה על מידע קוונטי בסיבים אופטיים באמצעות עיצוב טופולוגי.- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
- מקור: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62131.php
- 1
- 10
- 7
- 9
- a
- חֶשְׁבּוֹן
- לרוחב
- הוסיף
- כתובת
- אימוץ
- לאחר
- נגד
- תעשיות
- כְּבָר
- ו
- יישומית
- אזורים
- סביב
- נמנע
- עמוד שדרה
- הופך להיות
- להיות
- הטוב ביותר
- בֵּין
- מעבר
- לִבנוֹת
- בִּניָן
- כֶּבֶל
- קיבולת
- לגרום
- לאתגר
- סיכוי
- ערוצים
- איך
- מגיע
- תקשורת
- תקשורת
- מורכב
- התפשר
- מחשבים
- מושג
- מקשר
- רציף
- ליבה
- יכול
- דלפק
- לִיצוֹר
- קריטי
- גָבִישׁ
- נתונים
- מרכזי נתונים
- תַאֲרִיך
- מַחלָקָה
- פרס
- פורס
- עיצוב
- תהליך עיצוב
- מעוצב
- למרות
- לפתח
- מפותח
- צעצועי התפתחות
- הפרעה
- מטה
- כל אחד
- בקלות
- אדג '
- תופעות
- מהנדס
- לְהַבטִיחַ
- שלם
- סביבה
- סביבתי
- שווה
- במיוחד
- אֲפִילוּ
- בורסות
- מרגש
- צפוי
- ניסיון
- מומחיות
- שדה
- מציאת
- גמיש
- להתמקד
- מצא
- החל מ-
- נוסף
- עתיד
- גאומטריה
- לקבל
- זכוכית
- גלוֹבָּלִי
- רשתות גלובליות
- Go
- שיער
- לעזור
- כאן
- איך
- איך
- אולם
- HTTPS
- רעיונות
- מושפעים
- השלכות
- חשוב
- in
- כולל
- כולל
- בנפרד
- תעשייה
- שותפים בתעשייה
- באופן בלתי נמנע
- מוּשׁפָע
- מידע
- אינטרנט
- סוגיה
- IT
- נִלהָב
- סוג
- נוף
- האחרון
- עוֹפֶרֶת
- הוביל
- אוֹר
- צמוד
- הסתכלות
- גדול
- לעשות
- עשייה
- רב
- מתימטי
- מתימטיקה
- משמעות
- בינוני
- פוגשת
- הודעות
- ראי
- מודרני
- שונים
- יותר
- מהלכים
- רשת
- רשתות
- חדש
- הבא
- מספרים
- ONE
- אופטיקה
- שֶׁלוֹ
- שותפים
- אֲנָשִׁים
- פיטר
- שלב
- פוטונים
- גופני
- פיזית
- פיסיקה
- אפלטון
- מודיעין אפלטון
- אפלטון נתונים
- לְשַׂחֵק
- חזק
- מעשי
- להציג
- עקרונות
- בעיה
- תהליך
- לייצר
- להגן
- מוּגָן
- להוכיח
- לאור
- גם
- קוונטית
- מידע קוונטי
- אינטרנט קוונטי
- רשתות קוונטיות
- RE
- מוכן
- ממשי
- להשאר
- שְׂרִידִים
- מחקר
- חוקרים
- חָסוֹן
- איתנות
- תפקיד
- בטוח
- אמר
- להרחבה
- מדענים
- מאובטח
- שליחה
- כמה
- הראה
- דומה
- יחיד
- קטן
- So
- מוצק
- מקורות
- משתרע
- ספֵּקטרוּם
- סְלִיל
- הברית
- שלב
- מניות
- בורסות
- חנות
- ישר
- מִבְנֶה
- סטודנט
- לימוד
- מוּקָף
- מערכת
- מערכות
- לוקח
- נבחרת
- טכנולוגי
- טכנולוגיות
- השמיים
- הנוף
- שֶׁלָהֶם
- דברים
- אלפים
- דרך
- ל
- היום
- יַחַד
- כלים
- לקראת
- להעביר
- לְהַעֲבִיר
- נוסע
- בדרך כלל
- אוניברסיטה
- נראה
- דרכים
- אשר
- מי
- באופן נרחב
- יצטרך
- בתוך
- לְלֹא
- תיק עבודות
- עוֹלָם
- היה
- טעות
- שנים
- זפירנט