10 січня 2023 (Новини Nanowerk) Оптичні волокна є основою наших сучасних інформаційних мереж. Від дальнього зв’язку через Інтернет до високошвидкісної передачі інформації в центрах обробки даних і фондових біржах оптичне волокно залишається критично важливим у нашому глобалізованому світі. Проте оптоволоконні мережі не є структурно ідеальними, і передача інформації може бути порушена, коли щось піде не так. Щоб вирішити цю проблему, фізики з Університету Бата розробили новий вид волокна, призначеного для підвищення надійності мереж. Ця надійність може виявитися особливо важливою в наступаючу епоху квантових мереж. Команда виготовила оптичні волокна (гнучкі скляні канали, через які надсилається інформація), які можуть захистити світло (середовище, через яке передаються дані), використовуючи математику топології. Найкраще те, що ці модифіковані волокна легко масштабуються, тобто структуру кожного волокна можна зберегти протягом тисяч кілометрів. Дослідження Bath опубліковано в останньому випуску Наука розвивається(“Топологічні супермоди у фотонно-кристалічному волокні”).
Захист світла від безладу
У найпростішому вигляді оптичне волокно, яке зазвичай має діаметр 125 мкм (подібно до товстого пасма волосся), складається з серцевини з твердого скла, оточеного оболонкою. Світло проходить через ядро, де воно відбивається вздовж, ніби відбиваючись від дзеркала. Однак шлях, яким проходить оптичне волокно, коли воно перетинає ландшафт, рідко є прямим і безперешкодним: повороти, петлі та вигини є нормою. Спотворення в волокні можуть призвести до погіршення якості інформації під час її переміщення між відправником і отримувачем. «Завдання полягало в тому, щоб побудувати мережу, яка враховує надійність», — сказав аспірант фізики Натан Робертс, який керував дослідженням. «Щоразу, коли ви виготовляєте волоконно-оптичний кабель, неминуче присутні невеликі зміни у фізичній структурі волокна. При розгортанні в мережі волокно також може скручуватися та згинатися. Один із способів протистояти цим варіаціям і дефектам полягає в тому, щоб процес проектування волокна включав справжню увагу до міцності. Ось тут ми знайшли корисними ідеї топології». Щоб розробити це нове волокно, команда Bath використовувала топологію, яка є математичним дослідженням величин, які залишаються незмінними, незважаючи на постійні спотворення геометрії. Його принципи вже застосовуються до багатьох галузей дослідження фізики. Пов’язуючи фізичні явища з незмінними числами, можна уникнути руйнівного впливу невпорядкованого середовища. Волокно, розроблене командою Bath, розгортає топологічні ідеї, включаючи кілька світловодних ядер у волокно, з’єднаних разом у спіралі. Світло може стрибати між цими ядрами, але затримується на краю завдяки топологічній конструкції. Ці крайові стани захищені від розладу в структурі. Фізик з Бата, д-р Антон Соуслов, який був співавтором дослідження як керівник теорії, сказав: «Використовуючи наше волокно, світло менше зазнає впливу навколишнього середовища, ніж це було б у еквівалентній системі без топологічного дизайну. «Прийнявши оптичні волокна з топологічним дизайном, дослідники отримають інструменти для попередження та запобігання ефектам погіршення сигналу шляхом створення надійних фотонних систем».Теорія зустрічається з практичним досвідом
Фізик Бата доктор Пітер Мослі, який був співавтором дослідження як керівник експерименту, сказав: «Раніше вчені застосовували складну математику топології до світла, але тут, в Університеті Бата, ми маємо великий досвід фізичного виготовлення оптичних волокон, тому ми об’єднуємо математику з нашим досвідом, щоб створити топологічне волокно». Команда, до якої також входять аспірант Гвідо Баардінк і доктор Джош Нанн з кафедри фізики, зараз шукає галузевих партнерів для подальшого розвитку своєї концепції. «Ми справді прагнемо допомогти людям побудувати надійні комунікаційні мережі, і ми готові до наступного етапу цієї роботи», — сказав доктор Соуслов. Пан Робертс додав: «Ми показали, що ви можете зробити кілометри топологічного волокна, намотаного навколо котушки. Ми уявляємо собі квантовий Інтернет, де інформація буде надійно передаватись через континенти за допомогою топологічних принципів». Він зазначив, що це дослідження має наслідки, які виходять за межі комунікаційних мереж. Він сказав: «Розробка волокон — це не лише технологічний виклик, але й захоплююча наукова сфера сама по собі. «Розуміння того, як створити оптичне волокно, привело до джерел світла від яскравого «суперконтинууму», який охоплює весь видимий спектр, аж до квантових джерел світла, які виробляють окремі фотони — окремі частинки світла».Майбутнє квантове
Очікується, що в найближчі роки квантові мережі відіграватимуть важливу технологічну роль. Квантові технології мають здатність зберігати та обробляти інформацію більш потужними способами, ніж «класичні» комп’ютери сьогодні, а також безпечно надсилати повідомлення через глобальні мережі без жодного шансу підслуховування. Але квантові стани світла, які передають інформацію, легко піддаються впливу навколишнього середовища, тому знайти спосіб їх захисту є серйозною проблемою. Ця робота може стати кроком до збереження квантової інформації у волоконній оптиці за допомогою топологічного дизайну.- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
- джерело: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62131.php
- 1
- 10
- 7
- 9
- a
- рахунки
- через
- доданий
- адреса
- Прийняття
- після
- проти
- ВСІ
- вже
- та
- прикладної
- області
- навколо
- уникати
- Хребет
- стає
- буття
- КРАЩЕ
- між
- За
- будувати
- Створюємо
- кабель
- потужність
- Викликати
- виклик
- шанс
- канали
- Приходити
- майбутній
- Комунікація
- зв'язку
- комплекс
- Компрометація
- комп'ютери
- концепція
- З'єднувальний
- безперервний
- Core
- може
- Counter
- створювати
- критичний
- кристал
- дані
- центри обробки даних
- Дата
- відділ
- розгорнути
- розгортає
- дизайн
- процес проектування
- призначений
- Незважаючи на
- розвивати
- розвиненою
- розробка
- розлад
- вниз
- кожен
- легко
- край
- ефекти
- інженер
- забезпечувати
- Весь
- Навколишнє середовище
- навколишній
- Еквівалент
- особливо
- Навіть
- Біржі
- захоплюючий
- очікуваний
- досвід
- експертиза
- поле
- виявлення
- гнучкий
- Сфокусувати
- знайдений
- від
- далі
- майбутнє
- геометрія
- отримати
- скло
- Глобальний
- глобальні мережі
- Go
- Hair
- допомога
- тут
- Як
- How To
- Однак
- HTTPS
- ідеї
- вплив
- наслідки
- важливо
- in
- includes
- У тому числі
- індивідуальний
- промисловість
- промислові партнери
- неминуче
- під впливом
- інформація
- інтернет
- питання
- IT
- Кін
- Дитина
- ландшафт
- останній
- вести
- Led
- світло
- пов'язаний
- шукати
- основний
- зробити
- Робить
- багато
- математичний
- математика
- сенс
- середа
- відповідає
- повідомлення
- дзеркало
- сучасний
- модифікований
- більше
- рухається
- мережу
- мереж
- Нові
- наступний
- номера
- ONE
- оптика
- власний
- партнери
- Люди
- ідеальний
- Пітер
- фаза
- Фотони
- фізичний
- Фізично
- Фізика
- plato
- Інформація про дані Платона
- PlatoData
- Play
- потужний
- Практичний
- представити
- Принципи
- Проблема
- процес
- виробляти
- захист
- захищений
- Доведіть
- опублікований
- put
- Квантовий
- квантова інформація
- Квантовий Інтернет
- квантові мережі
- RE
- готовий
- реальний
- залишатися
- залишається
- дослідження
- Дослідники
- міцний
- стійкість
- Роль
- сейф
- Зазначений
- масштабовані
- Вчені
- безпечно
- відправка
- кілька
- показаний
- аналогічний
- один
- невеликий
- So
- solid
- Джерела
- прольоти
- спектр
- Шпулька
- Штати
- Крок
- акції
- фондові біржі
- зберігати
- прямий
- структура
- студент
- Вивчення
- оточений
- система
- Systems
- приймає
- команда
- технологічний
- Технології
- Команда
- Пейзаж
- їх
- речі
- тисячі
- через
- до
- сьогодні
- разом
- інструменти
- до
- переклад
- передавати
- мандри
- типово
- університет
- видимий
- способи
- який
- ВООЗ
- широко
- волі
- в
- без
- Work
- світ
- б
- Неправильно
- років
- зефірнет