Ngày 10 tháng 2023 năm XNUMX (Tin tức Nanowerk) Sợi quang là xương sống của các mạng thông tin hiện đại của chúng ta. Từ liên lạc tầm xa qua internet đến truyền thông tin tốc độ cao trong các trung tâm dữ liệu và sàn giao dịch chứng khoán, cáp quang vẫn rất quan trọng trong thế giới toàn cầu hóa của chúng ta. Tuy nhiên, mạng cáp quang không hoàn hảo về mặt cấu trúc và việc truyền thông tin có thể bị tổn hại khi xảy ra sự cố. Để giải quyết vấn đề này, các nhà vật lý tại Đại học Bath đã phát triển một loại sợi quang mới được thiết kế để tăng cường độ bền của mạng. Sự mạnh mẽ này có thể tỏ ra đặc biệt quan trọng trong thời đại sắp tới của các mạng lượng tử. Nhóm nghiên cứu đã chế tạo sợi quang học (kênh thủy tinh linh hoạt dùng để gửi thông tin) có thể bảo vệ ánh sáng (môi trường truyền dữ liệu) bằng cách sử dụng toán học cấu trúc liên kết. Hơn hết, những sợi biến đổi này có thể dễ dàng mở rộng quy mô, nghĩa là cấu trúc của mỗi sợi có thể được bảo toàn qua hàng nghìn km. Nghiên cứu của Bath được công bố trên số mới nhất của tạp chí Những tiến bộ khoa học(“Các siêu mode tô pô trong sợi tinh thể quang tử”).
Bảo vệ ánh sáng khỏi rối loạn
Ở dạng đơn giản nhất, sợi quang học – thường có đường kính 125 µm (tương tự như một sợi tóc dày) – bao gồm một lõi thủy tinh rắn được bao quanh bởi lớp bọc. Ánh sáng truyền qua lõi, nơi nó dội lại như thể phản chiếu từ một tấm gương. Tuy nhiên, đường đi của một sợi quang học khi nó đi ngang qua cảnh quan hiếm khi thẳng và không bị xáo trộn: các khúc cua, vòng và khúc cua là tiêu chuẩn. Sự biến dạng trong sợi quang có thể khiến thông tin bị suy giảm khi nó di chuyển giữa người gửi và người nhận. Nathan Roberts, nghiên cứu sinh Tiến sĩ Vật lý, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết: “Thách thức là xây dựng một mạng lưới có tính đến sự mạnh mẽ. “Bất cứ khi nào bạn chế tạo một sợi cáp quang, chắc chắn sẽ xuất hiện những biến thể nhỏ trong cấu trúc vật lý của sợi quang. Khi được triển khai trong mạng, sợi quang cũng có thể bị xoắn và uốn cong. Một cách để chống lại các biến thể và khiếm khuyết này là đảm bảo quy trình thiết kế sợi bao gồm sự tập trung thực sự vào độ bền. Đây là nơi chúng tôi tìm thấy những ý tưởng về cấu trúc liên kết hữu ích.” Để thiết kế sợi quang mới này, nhóm Bath đã sử dụng cấu trúc liên kết, là nghiên cứu toán học về các đại lượng không thay đổi mặc dù hình học bị biến dạng liên tục. Các nguyên tắc của nó đã được áp dụng cho nhiều lĩnh vực nghiên cứu vật lý. Bằng cách kết nối các hiện tượng vật lý với các con số không thay đổi, có thể tránh được các tác động phá hoại của một môi trường hỗn loạn. Sợi quang do nhóm Bath thiết kế triển khai các ý tưởng tô pô bằng cách bao gồm một số lõi dẫn ánh sáng trong một sợi quang, được liên kết với nhau theo hình xoắn ốc. Ánh sáng có thể nhảy giữa các lõi này nhưng bị giữ lại bên trong rìa nhờ thiết kế cấu trúc liên kết. Các trạng thái cạnh này được bảo vệ chống lại sự rối loạn trong cấu trúc. Nhà vật lý học Bath, Tiến sĩ Anton Souslov, đồng tác giả của nghiên cứu với tư cách là trưởng nhóm lý thuyết, cho biết: “Khi sử dụng sợi quang của chúng tôi, ánh sáng ít bị ảnh hưởng bởi rối loạn môi trường hơn so với trong một hệ thống tương đương thiếu thiết kế cấu trúc liên kết. “Bằng cách áp dụng các sợi quang học với thiết kế cấu trúc liên kết, các nhà nghiên cứu sẽ có các công cụ để ngăn chặn trước và ngăn chặn các hiệu ứng suy giảm tín hiệu bằng cách xây dựng các hệ thống quang tử mạnh mẽ vốn có.”Lý thuyết đáp ứng chuyên môn thực tế
Nhà vật lý Peter Mosley, đồng tác giả nghiên cứu với tư cách là trưởng nhóm thử nghiệm, cho biết: “Trước đây, các nhà khoa học đã áp dụng toán học phức tạp của cấu trúc liên kết cho ánh sáng, nhưng tại Đại học Bath, chúng tôi có nhiều kinh nghiệm về vật lý chế tạo sợi quang, vì vậy chúng tôi kết hợp toán học với chuyên môn của mình để tạo ra sợi cấu trúc liên kết.” Nhóm nghiên cứu, bao gồm nghiên cứu sinh Guido Baardink và Tiến sĩ Josh Nunn từ Khoa Vật lý, hiện đang tìm kiếm các đối tác trong ngành để phát triển khái niệm của họ hơn nữa. Tiến sĩ Souslov cho biết: “Chúng tôi thực sự muốn giúp mọi người xây dựng mạng lưới liên lạc mạnh mẽ và chúng tôi đã sẵn sàng cho giai đoạn tiếp theo của công việc này. Ông Roberts nói thêm: “Chúng tôi đã chỉ ra rằng bạn có thể tạo ra hàng kilomet sợi tôpô quấn quanh một ống chỉ. Chúng tôi hình dung ra một mạng internet lượng tử nơi thông tin sẽ được truyền mạnh mẽ qua các lục địa bằng cách sử dụng các nguyên tắc tô pô.” Ông chỉ ra rằng nghiên cứu này có ý nghĩa vượt ra ngoài các mạng truyền thông. Ông nói: “Phát triển sợi không chỉ là một thách thức về công nghệ mà còn là một lĩnh vực khoa học thú vị theo đúng nghĩa của nó. “Việc hiểu cách thiết kế sợi quang học đã dẫn đến các nguồn sáng từ 'siêu liên tục' sáng trải dài toàn bộ quang phổ khả kiến cho đến các nguồn sáng lượng tử tạo ra các photon riêng lẻ – các hạt ánh sáng đơn lẻ.”Tương lai là lượng tử
Mạng lượng tử được kỳ vọng rộng rãi sẽ đóng một vai trò công nghệ quan trọng trong những năm tới. Các công nghệ lượng tử có khả năng lưu trữ và xử lý thông tin theo những cách mạnh mẽ hơn so với các máy tính 'cổ điển' ngày nay, cũng như gửi tin nhắn một cách an toàn trên các mạng toàn cầu mà không có bất kỳ cơ hội nghe lén nào. Nhưng các trạng thái lượng tử của ánh sáng truyền thông tin dễ bị tác động bởi môi trường của chúng và việc tìm ra cách bảo vệ chúng là một thách thức lớn. Công việc này có thể là một bước hướng tới việc duy trì thông tin lượng tử trong sợi quang bằng cách sử dụng thiết kế cấu trúc liên kết.- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến thức. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62131.php
- 1
- 10
- 7
- 9
- a
- Tài khoản
- ngang qua
- thêm
- địa chỉ
- Nhận nuôi
- Sau
- chống lại
- Tất cả
- Đã
- và
- áp dụng
- khu vực
- xung quanh
- tránh
- Xương sống
- trở thành
- được
- BEST
- giữa
- Ngoài
- xây dựng
- Xây dựng
- cáp
- Sức chứa
- Nguyên nhân
- thách thức
- cơ hội
- kênh
- Đến
- đến
- Giao tiếp
- Truyền thông
- phức tạp
- Thỏa hiệp
- máy tính
- khái niệm
- Kết nối
- liên tục
- Trung tâm
- có thể
- Counter
- tạo
- quan trọng
- Pha lê
- dữ liệu
- trung tâm dữ liệu
- Ngày
- bộ
- triển khai
- triển khai
- Thiết kế
- quá trình thiết kế
- thiết kế
- Mặc dù
- phát triển
- phát triển
- Phát triển
- rối loạn
- xuống
- mỗi
- dễ dàng
- Cạnh
- hiệu ứng
- ky sư
- đảm bảo
- Toàn bộ
- Môi trường
- môi trường
- Tương đương
- đặc biệt
- Ngay cả
- Trao đổi
- thú vị
- dự kiến
- kinh nghiệm
- chuyên môn
- lĩnh vực
- tìm kiếm
- linh hoạt
- Tập trung
- tìm thấy
- từ
- xa hơn
- tương lai
- hình học
- được
- ly
- Toàn cầu
- mạng toàn cầu
- Go
- Tóc
- giúp đỡ
- tại đây
- Độ đáng tin của
- Hướng dẫn
- Tuy nhiên
- HTTPS
- ý tưởng
- tác động
- hàm ý
- quan trọng
- in
- bao gồm
- Bao gồm
- hệ thống riêng biệt,
- ngành công nghiệp
- đối tác công nghiệp
- chắc chắn
- bị ảnh hưởng
- thông tin
- Internet
- vấn đề
- IT
- Keen
- Loại
- cảnh quan
- mới nhất
- dẫn
- Led
- ánh sáng
- liên kết
- tìm kiếm
- chính
- làm cho
- Làm
- nhiều
- toán học
- toán học
- có nghĩa là
- trung bình
- Đạt
- tin nhắn
- gương
- hiện đại
- sửa đổi
- chi tiết
- di chuyển
- mạng
- mạng
- Mới
- tiếp theo
- số
- ONE
- quang học
- riêng
- Đối tác
- người
- hoàn hảo
- Peter
- giai đoạn
- Photon
- vật lý
- Thể chất
- Vật lý
- plato
- Thông tin dữ liệu Plato
- PlatoDữ liệu
- Play
- mạnh mẽ
- Thực tế
- trình bày
- nguyên tắc
- Vấn đề
- quá trình
- sản xuất
- bảo vệ
- bảo vệ
- Chứng minh
- công bố
- đặt
- Quantum
- thông tin lượng tử
- Internet lượng tử
- mạng lượng tử
- RE
- sẵn sàng
- thực
- vẫn
- vẫn còn
- nghiên cứu
- nhà nghiên cứu
- mạnh mẽ
- sự mạnh mẽ
- Vai trò
- an toàn
- Nói
- khả năng mở rộng
- các nhà khoa học
- an toàn
- gửi
- một số
- thể hiện
- tương tự
- duy nhất
- nhỏ
- So
- rắn
- nguồn
- nhịp
- quang phổ
- Ống chỉ
- Bang
- Bước
- cổ phần
- giao dịch chứng khoán
- hàng
- ngay
- cấu trúc
- Sinh viên
- Học tập
- bao quanh
- hệ thống
- hệ thống
- mất
- nhóm
- công nghệ
- Công nghệ
- Sản phẩm
- Phong cảnh
- cung cấp their dịch
- điều
- hàng ngàn
- Thông qua
- đến
- bây giờ
- bên nhau
- công cụ
- đối với
- chuyển
- truyền
- chuyến đi
- thường
- trường đại học
- có thể nhìn thấy
- cách
- cái nào
- CHÚNG TÔI LÀ
- rộng rãi
- sẽ
- ở trong
- không có
- Công việc
- thế giới
- sẽ
- Sai
- năm
- zephyrnet