10. januar 2023 (Nanowerk Nyheter) Optiske fibre er ryggraden i våre moderne informasjonsnettverk. Fra langdistansekommunikasjon over internett til høyhastighets informasjonsoverføring innen datasentre og børser, er optisk fiber fortsatt kritisk i vår globaliserte verden. Fibernettverk er imidlertid ikke strukturelt perfekte, og informasjonsoverføring kan bli kompromittert når ting går galt. For å løse dette problemet har fysikere ved University of Bath utviklet en ny type fiber designet for å øke robustheten til nettverk. Denne robustheten kan vise seg å være spesielt viktig i den kommende tidsalder av kvantenettverk. Teamet har laget optiske fibre (de fleksible glasskanalene som informasjon sendes gjennom) som kan beskytte lys (mediet som data overføres gjennom) ved å bruke topologiens matematikk. Det beste av alt er at disse modifiserte fibrene er lett skalerbare, noe som betyr at strukturen til hver fiber kan bevares over tusenvis av kilometer. Bath-studien er publisert i siste utgave av Vitenskap Fremskritt("Topologiske supermodi i fotonisk krystallfiber").
Beskytter lys mot uorden
På sitt enkleste består optisk fiber – som typisk har en diameter på 125 µm (likt en tykk hårstrå) – en kjerne av solid glass omgitt av kledning. Lys beveger seg gjennom kjernen, hvor det spretter som om det reflekteres fra et speil. Veien som tas av en optisk fiber når den krysser landskapet er imidlertid sjelden rett og uforstyrret: svinger, løkker og svinger er normen. Forvrengninger i fiberen kan føre til at informasjon forringes når den beveger seg mellom sender og mottaker. "Utfordringen var å bygge et nettverk som tar hensyn til robusthet," sa PhD-student i fysikk Nathan Roberts, som ledet forskningen. «Når du lager en fiberoptisk kabel, er det uunngåelig små variasjoner i fiberens fysiske struktur. Ved utplassering i et nettverk kan fiberen også bli vridd og bøyd. En måte å motvirke disse variasjonene og defektene på er å sikre at fiberdesignprosessen inkluderer et reelt fokus på robusthet. Det er her vi fant ideene om topologi nyttige." For å designe denne nye fiberen brukte Bath-teamet topologi, som er den matematiske studien av mengder som forblir uendret til tross for kontinuerlige forvrengninger av geometrien. Dens prinsipper er allerede brukt på mange områder av fysikkforskning. Ved å koble fysiske fenomener til uforanderlige tall, kan de destruktive effektene av et uordnet miljø unngås. Fiberen designet av Bath-teamet implementerer topologiske ideer ved å inkludere flere lysledende kjerner i en fiber, koblet sammen i en spiral. Lys kan hoppe mellom disse kjernene, men blir fanget innenfor kanten takket være det topologiske designet. Disse kanttilstandene er beskyttet mot uorden i strukturen. Badfysiker Dr. Anton Souslov, som var medforfatter av studien som teorileder, sa: "Ved å bruke fiberen vår blir lys mindre påvirket av miljøforstyrrelser enn det ville vært i et ekvivalent system som mangler topologisk design. "Ved å ta i bruk optiske fibre med topologisk design, vil forskerne ha verktøyene til å forebygge og forhindre signalnedbrytende effekter ved å bygge iboende robuste fotoniske systemer."Teori møter praktisk ekspertise
Bath-fysiker Dr Peter Mosley, som var medforfatter av studien som eksperimentell leder, sa: "Tidligere har forskere brukt den komplekse matematikken i topologi på lys, men her ved University of Bath har vi mye erfaring med fysisk å lage optiske fibre, så vi setter matematikken sammen med vår ekspertise for å lage topologisk fiber." Teamet, som også inkluderer PhD-student Guido Baardink og Dr Josh Nunn fra Institutt for fysikk, søker nå etter industripartnere for å utvikle konseptet deres videre. "Vi er veldig opptatt av å hjelpe folk med å bygge robuste kommunikasjonsnettverk, og vi er klare for neste fase av dette arbeidet," sa Dr Souslov. Mr Roberts la til: "Vi har vist at du kan lage kilometer med topologisk fiber viklet rundt en spole. Vi ser for oss et kvanteinternett der informasjon vil bli overført robust på tvers av kontinenter ved hjelp av topologiske prinsipper.» Han påpekte at denne forskningen har implikasjoner som går utover kommunikasjonsnettverk. Han sa: "Fiberutvikling er ikke bare en teknologisk utfordring, men også et spennende vitenskapelig felt i seg selv. "Å forstå hvordan man konstruerer optisk fiber har ført til lyskilder fra sterkt "superkontinuum" som spenner over hele det synlige spekteret helt ned til kvantelyskilder som produserer individuelle fotoner - enkeltpartikler av lys."Fremtiden er kvante
Kvantenettverk forventes å spille en viktig teknologisk rolle i årene som kommer. Kvanteteknologier har kapasitet til å lagre og behandle informasjon på kraftigere måter enn "klassiske" datamaskiner kan i dag, i tillegg til å sende meldinger sikkert på tvers av globale nettverk uten noen sjanse for å avlytte. Men lysets kvantetilstander som overfører informasjon påvirkes lett av miljøet, og det er en stor utfordring å finne en måte å beskytte dem på. Dette arbeidet kan være et skritt mot å opprettholde kvanteinformasjon i fiberoptikk ved bruk av topologisk design.- SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
- Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
- kilde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62131.php
- 1
- 10
- 7
- 9
- a
- Logg inn
- tvers
- la til
- adresse
- vedta
- Etter
- mot
- Alle
- allerede
- og
- anvendt
- områder
- rundt
- unngås
- Backbone
- blir
- være
- BEST
- mellom
- Beyond
- bygge
- Bygning
- kabel
- Kapasitet
- Årsak
- utfordre
- sjanse
- kanaler
- Kom
- kommer
- Kommunikasjon
- kommunikasjon
- komplekse
- kompromittert
- datamaskiner
- konsept
- Tilkobling
- kontinuerlig
- Kjerne
- kunne
- Motvirke
- skape
- kritisk
- Krystall
- dato
- datasentre
- Dato
- Avdeling
- utplassert
- Distribueres
- utforming
- design prosess
- designet
- Til tross for
- utvikle
- utviklet
- Utvikling
- lidelse
- ned
- hver enkelt
- lett
- Edge
- effekter
- ingeniør
- sikre
- Hele
- Miljø
- miljømessige
- Tilsvarende
- spesielt
- Selv
- Børser
- spennende
- forventet
- erfaring
- ekspertise
- felt
- finne
- fleksibel
- Fokus
- funnet
- fra
- videre
- framtid
- geometri
- få
- glass
- Global
- globale nettverk
- Go
- Hår
- hjelpe
- her.
- Hvordan
- Hvordan
- Men
- HTTPS
- Ideer
- påvirket
- implikasjoner
- viktig
- in
- inkluderer
- Inkludert
- individuelt
- industri
- partnere i industrien
- uunngåelig
- påvirket
- informasjon
- Internet
- utstedelse
- IT
- Keen
- Type
- landskap
- siste
- føre
- Led
- lett
- knyttet
- ser
- større
- gjøre
- Making
- mange
- matematiske
- matematikk
- betyr
- medium
- møter
- meldinger
- speil
- Moderne
- modifisert
- mer
- trekk
- nettverk
- nettverk
- Ny
- neste
- tall
- ONE
- optikk
- egen
- partnere
- Ansatte
- perfekt
- Peter
- fase
- Fotoner
- fysisk
- fysisk
- Fysikk
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- Spille
- kraftig
- Praktisk
- presentere
- prinsipper
- Problem
- prosess
- produsere
- beskytte
- beskyttet
- Bevis
- publisert
- sette
- Quantum
- kvanteinformasjon
- Quantum Internett
- kvantenettverk
- RE
- klar
- ekte
- forbli
- forblir
- forskning
- forskere
- robust
- robusthet
- Rolle
- trygge
- Sa
- skalerbar
- forskere
- sikkert
- sending
- flere
- vist
- lignende
- enkelt
- liten
- So
- solid
- Kilder
- spenn
- Spectrum
- spool
- Stater
- Trinn
- lager
- børser
- oppbevare
- rett
- struktur
- Student
- Studer
- omgitt
- system
- Systemer
- tar
- lag
- teknologisk
- Technologies
- De
- Landskapet
- deres
- ting
- tusener
- Gjennom
- til
- i dag
- sammen
- verktøy
- mot
- overføre
- overføre
- reiser
- typisk
- universitet
- synlig
- måter
- hvilken
- HVEM
- allment
- vil
- innenfor
- uten
- Arbeid
- verden
- ville
- Feil
- år
- zephyrnet