10 янв.2023 г. (Новости Наноуэрк) Оптические волокна являются основой наших современных информационных сетей. От дальней связи через Интернет до высокоскоростной передачи информации в центрах обработки данных и на фондовых биржах оптическое волокно остается критически важным в нашем глобализированном мире. Однако оптоволоконные сети структурно несовершенны, и передача информации может быть нарушена, когда что-то пойдет не так. Чтобы решить эту проблему, физики из Университета Бата разработали новый тип волокна, предназначенный для повышения надежности сетей. Эта надежность может оказаться особенно важной в наступающем веке квантовых сетей. Команда изготовила оптические волокна (гибкие стеклянные каналы, по которым передается информация), которые могут защитить свет (среду, через которую передаются данные), используя математику топологии. Лучше всего то, что эти модифицированные волокна легко масштабируются, а это означает, что структура каждого волокна может сохраняться на протяжении тысяч километров. Исследование Бата опубликовано в последнем номере Наука развивается(«Топологические супермоды в фотонно-кристаллическом волокне»).
Защита света от беспорядка
В простейшем случае оптическое волокно, диаметр которого обычно составляет 125 мкм (похоже на толстую прядь волос), состоит из сердцевины из твердого стекла, окруженной оболочкой. Свет проходит через ядро, где он отражается, как если бы отражался от зеркала. Однако путь, по которому проходит оптическое волокно, когда оно пересекает ландшафт, редко бывает прямым и ненарушенным: повороты, петли и изгибы являются нормой. Искажения в волокне могут привести к ухудшению качества информации при ее перемещении между отправителем и получателем. «Задача заключалась в том, чтобы построить сеть, учитывающую надежность», — сказал аспирант физики Натан Робертс, который руководил исследованием. «Всякий раз, когда вы изготавливаете оптоволоконный кабель, неизбежно присутствуют небольшие изменения в физической структуре волокна. При развертывании в сети волокно также может скручиваться и изгибаться. Один из способов противодействия этим вариациям и дефектам заключается в обеспечении того, чтобы процесс проектирования волокна включал в себя реальное внимание к надежности. Именно здесь мы нашли идеи топологии полезными». Чтобы спроектировать это новое волокно, команда Бата использовала топологию, которая представляет собой математическое исследование величин, которые остаются неизменными, несмотря на постоянные искажения геометрии. Его принципы уже применяются во многих областях физических исследований. Связывая физические явления с неизменяющимися числами, можно избежать разрушительного воздействия неупорядоченной среды. Волокно, разработанное командой Bath, реализует топологические идеи за счет включения в волокно нескольких светопроводящих жил, соединенных вместе по спирали. Свет может прыгать между этими ядрами, но благодаря топологическому дизайну оказывается в ловушке на краю. Эти краевые состояния защищены от беспорядка в структуре. Физик из бани доктор Антон Суслов, соавтор исследования в качестве руководителя теории, сказал: «При использовании нашего волокна беспорядок окружающей среды меньше влияет на свет, чем в эквивалентной системе без топологического дизайна. «Применяя оптические волокна с топологической конструкцией, исследователи получат инструменты для упреждения и предотвращения эффектов, ухудшающих сигнал, путем создания изначально надежных фотонных систем».Теория встречается с практическим опытом
Физик из Бата доктор Питер Мосли, который был соавтором исследования в качестве руководителя эксперимента, сказал: «Раньше ученые применяли сложную математику топологии к свету, но здесь, в Университете Бата, у нас есть большой опыт физического изготовления оптических волокон, поэтому мы объединили математику с нашим опытом для создания топологического волокна». Команда, в которую также входят аспирант Гвидо Баардинк и доктор Джош Нанн с факультета физики, сейчас ищут отраслевых партнеров для дальнейшего развития своей концепции. «Мы действительно стремимся помочь людям построить надежные коммуникационные сети, и мы готовы к следующему этапу этой работы», — сказал д-р Суслов. Г-н Робертс добавил: «Мы показали, что можно намотать километры топологического волокна на катушку. Мы представляем себе квантовый интернет, в котором информация будет надежно передаваться между континентами с использованием топологических принципов». Он указал, что это исследование имеет последствия, выходящие за рамки коммуникационных сетей. Он сказал: «Разработка волокон — это не только технологическая задача, но и интересная научная область сама по себе. «Понимание того, как проектировать оптическое волокно, привело к источникам света от яркого «суперконтинуума», охватывающего весь видимый спектр, вплоть до квантовых источников света, которые производят отдельные фотоны — отдельные частицы света».Будущее за квантовым
Ожидается, что квантовые сети будут играть важную технологическую роль в ближайшие годы. Квантовые технологии способны хранить и обрабатывать информацию более мощными способами, чем современные «классические» компьютеры, а также безопасно отправлять сообщения по глобальным сетям без какой-либо возможности прослушивания. Но на квантовые состояния света, которые передают информацию, легко влияет окружающая среда, и найти способ защитить их — серьезная проблема. Эта работа может стать шагом к сохранению квантовой информации в волоконной оптике с использованием топологического дизайна.- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- Источник: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62131.php
- 1
- 10
- 7
- 9
- a
- Учетная запись
- через
- добавленный
- адрес
- Принятие
- После
- против
- Все
- уже
- и
- прикладной
- области
- около
- избегать
- Позвоночник
- становится
- не являетесь
- ЛУЧШЕЕ
- между
- Beyond
- строить
- Строительство
- кабель
- Пропускная способность
- Вызывать
- вызов
- шанс
- каналы
- как
- приход
- Связь
- Связь
- комплекс
- Ослабленный
- компьютеры
- сама концепция
- Соединительный
- (CIJ)
- Основные
- может
- счетчик
- Создайте
- критической
- Crystal
- данным
- центры обработки данных
- Время
- Кафедра
- развернуть
- развертывает
- Проект
- процесс проектирования
- предназначенный
- Несмотря на
- развивать
- развитый
- Развитие
- расстройство
- вниз
- каждый
- легко
- Edge
- эффекты
- инженер
- обеспечивать
- Весь
- Окружающая среда
- окружающий
- Эквивалент
- особенно
- Даже
- Биржи
- захватывающий
- ожидаемый
- опыт
- опыта
- поле
- обнаружение
- гибкого
- Фокус
- найденный
- от
- далее
- будущее
- геометрия
- получить
- стекло
- Глобальный
- глобальные сети
- Go
- Hair
- помощь
- здесь
- Как
- How To
- Однако
- HTTPS
- идеи
- влияние
- последствия
- важную
- in
- включает в себя
- В том числе
- individual
- промышленность
- партнеры по отрасли
- неизбежно
- влияние
- информация
- Интернет
- вопрос
- IT
- Острый
- Вид
- пейзаж
- последний
- вести
- привело
- легкий
- связанный
- искать
- основной
- сделать
- Создание
- многих
- математический
- математика
- смысл
- средний
- Соответствует
- Сообщения
- зеркало
- Модерн
- модифицировало
- БОЛЕЕ
- движется
- сеть
- сетей
- Новые
- следующий
- номера
- ONE
- оптика
- собственный
- партнеры
- Люди
- ИДЕАЛЬНОЕ
- Питер
- фаза
- фотон
- физический
- Физически
- Физика
- Платон
- Платон Интеллектуальные данные
- ПлатонДанные
- Играть
- мощный
- практическое
- представить
- Принципы
- Проблема
- процесс
- производит
- для защиты
- защищенный
- Доказывать
- опубликованный
- положил
- Квантовый
- квантовая информация
- Квантовый Интернет
- квантовые сети
- RE
- готовый
- реальные
- оставаться
- остатки
- исследованиям
- исследователи
- надежный
- прочность
- Роли
- безопасный
- Сказал
- масштабируемые
- Ученые
- безопасно
- отправка
- несколько
- показанный
- аналогичный
- одинарной
- небольшой
- So
- твердый
- Источники
- пролеты
- Спектр
- шпуля
- Области
- Шаг
- акции
- фондовые биржи
- магазин
- прямой
- Структура
- "Студент"
- Кабинет
- окруженный
- система
- системы
- принимает
- команда
- технологический
- технологии
- Ассоциация
- Пейзаж
- их
- вещи
- тысячи
- Через
- в
- сегодня
- вместе
- инструменты
- к
- перевод
- передавать
- путешествия
- типично
- Университет
- видимый
- способы
- , которые
- КТО
- широко
- будете
- в
- без
- Работа
- Мир
- бы
- Неправильно
- лет
- зефирнет