10 jan 2023 (Nanowerk Nyheter) Optiska fibrer är ryggraden i våra moderna informationsnätverk. Från långväga kommunikation över internet till höghastighetsinformationsöverföring inom datacenter och börser, optisk fiber är fortfarande avgörande i vår globaliserade värld. Fibernät är dock inte strukturellt perfekta och informationsöverföringen kan äventyras när det går fel. För att komma till rätta med detta problem har fysiker vid University of Bath utvecklat en ny typ av fiber utformad för att förbättra robustheten i nätverk. Denna robusthet kan visa sig vara särskilt viktig i den kommande tidsåldern av kvantnätverk. Teamet har tillverkat optiska fibrer (de flexibla glaskanalerna genom vilka information skickas) som kan skydda ljus (mediet genom vilket data överförs) med hjälp av topologins matematik. Det bästa av allt är att dessa modifierade fibrer är lätta skalbara, vilket innebär att strukturen för varje fiber kan bevaras över tusentals kilometer. Bath-studien publiceras i senaste numret av Vetenskap Förskott("Topologiska supermoder i fotonisk kristallfiber").
Skyddar ljus mot störningar
Som enklast består optisk fiber – som vanligtvis har en diameter på 125 µm (liknande ett tjockt hårstrå) – en kärna av massivt glas omgiven av beklädnad. Ljus färdas genom kärnan, där det studsar fram som om det reflekteras från en spegel. Men vägen som en optisk fiber tar när den korsar landskapet är sällan rak och ostörd: svängar, slingor och krökar är normen. Förvrängningar i fibern kan göra att information försämras när den rör sig mellan sändare och mottagare. "Utmaningen var att bygga ett nätverk som tar hänsyn till robusthet", säger doktoranden i fysik Nathan Roberts, som ledde forskningen. "När du tillverkar en fiberoptisk kabel är det oundvikligen små variationer i fiberns fysiska struktur. När den används i ett nätverk kan fibern också vridas och böjas. Ett sätt att motverka dessa variationer och defekter är att säkerställa att fiberdesignprocessen innehåller ett verkligt fokus på robusthet. Det var här vi tyckte att topologins idéer var användbara." För att designa denna nya fiber använde Bath-teamet topologi, vilket är den matematiska studien av kvantiteter som förblir oförändrade trots kontinuerliga förvrängningar av geometrin. Dess principer tillämpas redan på många områden inom fysikforskning. Genom att koppla fysiska fenomen till oföränderliga siffror kan de destruktiva effekterna av en oordnad miljö undvikas. Fibern som designats av Bath-teamet använder topologiska idéer genom att inkludera flera ljusledande kärnor i en fiber, sammanlänkade i en spiral. Ljus kan hoppa mellan dessa kärnor men fastnar i kanten tack vare den topologiska designen. Dessa kanttillstånd är skyddade mot oordning i strukturen. Badfysikern Dr Anton Souslov, som var medförfattare till studien som teoriledare, sa: "Med vår fiber påverkas ljus mindre av miljöstörningar än det skulle vara i ett likvärdigt system som saknar topologisk design. "Genom att anta optiska fibrer med topologisk design kommer forskarna att ha verktygen att förebygga och förebygga signalnedbrytande effekter genom att bygga i sig robusta fotoniska system."Teori möter praktisk expertis
Badfysikern Dr Peter Mosley, som var medförfattare till studien som experimentell ledare, sa: "Tidigare har forskare tillämpat topologins komplexa matematik på ljus, men här vid University of Bath har vi massor av erfarenhet av att fysiskt tillverka optiska fibrer, så vi sätter ihop matematiken med vår expertis för att skapa topologiska fibrer.” Teamet, som även inkluderar doktoranden Guido Baardink och Dr Josh Nunn från institutionen för fysik, söker nu industripartners för att utveckla sitt koncept ytterligare. "Vi är verkligen angelägna om att hjälpa människor att bygga robusta kommunikationsnätverk och vi är redo för nästa fas av detta arbete", säger Dr Souslov. Herr Roberts tillade: "Vi har visat att du kan göra kilometer av topologisk fiber lindad runt en spole. Vi föreställer oss ett kvantinternet där information kommer att överföras robust över kontinenter med hjälp av topologiska principer." Han påpekade att denna forskning har implikationer som går utöver kommunikationsnätverk. Han sa: "Fiberutveckling är inte bara en teknisk utmaning, utan också ett spännande vetenskapligt område i sig. "Att förstå hur man konstruerar optisk fiber har lett till ljuskällor från ljusa 'superkontinuum' som spänner över hela det synliga spektrumet ända ner till kvantljuskällor som producerar individuella fotoner - enstaka ljuspartiklar."Framtiden är kvant
Kvantnätverk förväntas spela en viktig teknisk roll under de kommande åren. Kvantteknologier har kapacitet att lagra och bearbeta information på mer kraftfulla sätt än "klassiska" datorer kan idag, samt att skicka meddelanden säkert över globala nätverk utan någon chans att avlyssna. Men ljusets kvanttillstånd som överför information påverkas lätt av sin miljö och att hitta ett sätt att skydda dem är en stor utmaning. Detta arbete kan vara ett steg mot att upprätthålla kvantinformation i fiberoptik med hjälp av topologisk design.- SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
- Källa: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62131.php
- 1
- 10
- 7
- 9
- a
- Konto
- tvärs
- lagt till
- adress
- Anta
- Efter
- mot
- Alla
- redan
- och
- tillämpas
- områden
- runt
- undvek
- Backbone
- blir
- Där vi får lov att vara utan att konstant prestera,
- BÄST
- mellan
- Bortom
- SLUTRESULTAT
- Byggnad
- kabel
- Kapacitet
- Orsak
- utmanar
- chans
- kanaler
- komma
- kommande
- Kommunikation
- Trygghet i vårdförloppet
- komplex
- Äventyras
- datorer
- begrepp
- Anslutning
- kontinuerlig
- Kärna
- kunde
- Motverka
- skapa
- kritisk
- Kristall
- datum
- datacenter
- Datum
- Avdelning
- utplacerade
- vecklas ut
- Designa
- designprocessen
- utformade
- Trots
- utveckla
- utvecklade
- Utveckling
- oordning
- ner
- varje
- lätt
- kant
- effekter
- ingenjör
- säkerställa
- Hela
- Miljö
- miljömässigt
- Motsvarande
- speciellt
- Även
- Utbyten
- spännande
- förväntat
- erfarenhet
- expertis
- fält
- finna
- flexibel
- Fokus
- hittade
- från
- ytterligare
- framtida
- geometri
- skaffa sig
- glas
- Välgörenhet
- globala nätverk
- Go
- Hår
- hjälpa
- här.
- Hur ser din drömresa ut
- How To
- Men
- HTTPS
- idéer
- påverkade
- implikationer
- med Esport
- in
- innefattar
- Inklusive
- individuellt
- industrin
- industripartners
- oundvikligen
- påverkas
- informationen
- Internet
- fråga
- IT
- Angelägen
- Snäll
- liggande
- senaste
- leda
- Led
- ljus
- kopplade
- du letar
- större
- göra
- Framställning
- många
- matematisk
- matematik
- betyder
- Medium
- möter
- meddelanden
- spegel
- Modern Konst
- modifierad
- mer
- förflyttar
- nät
- nätverk
- Nya
- Nästa
- nummer
- ONE
- optik
- egen
- partner
- Personer
- perfekt
- Peter
- fas
- Fotoner
- fysisk
- Fysiskt
- Fysik
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- Spela
- den mäktigaste
- Praktisk
- presentera
- Principerna
- Problem
- process
- producera
- skydda
- skyddad
- Bevisa
- publicerade
- sätta
- Quantum
- kvantinformation
- Lika mycket som Internet
- kvantnätverk
- RE
- redo
- verklig
- förblir
- resterna
- forskning
- forskare
- robusta
- robusthet
- Roll
- säker
- Nämnda
- skalbar
- vetenskapsmän
- säkert
- skicka
- flera
- visas
- liknande
- enda
- Small
- So
- fast
- Källor
- spann
- Spektrum
- Spole
- Stater
- Steg
- lager
- börserna
- lagra
- rakt
- struktur
- student
- Läsa på
- omgiven
- system
- System
- tar
- grupp
- teknisk
- Tekniken
- Smakämnen
- Landskapet
- deras
- saker
- tusentals
- Genom
- till
- i dag
- tillsammans
- verktyg
- mot
- överföring
- överföra
- reser
- typiskt
- universitet
- synlig
- sätt
- som
- VEM
- brett
- kommer
- inom
- utan
- Arbete
- världen
- skulle
- Fel
- år
- zephyrnet