Оптическое волокно служит основой современных информационных сетей. От дальней связи по интернету до высокоскоростной передачи информации в центрах обработки данных и на фондовых биржах — оптическое волокно остается критически важным в нашем мире. Однако оптоволоконные сети не отличаются идеальной структурой, и передача информации может нарушаться, когда Команда создала оптические волокна (гибкие стеклянные каналы, по которым передается информация), которые могут эффективно экранировать свет (среду, по которой передаются данные) от помех с помощью математических методов в топологии. Самое важное, что эти модифицированные волокна легко масштабируются, то есть структура каждого волокна может оставаться неизменной на протяжении тысяч километров. Исследование опубликовано в последнем номере журнала Science Advances. Защита света от помехВ самом простом виде оптическое волокно, диаметр которого обычно составляет 125 мкм (похоже на толстую прядь волос), состоит из сердцевины из твердого стекла, окруженной оболочкой. Свет проходит через сердцевину, где он отражается словно от зеркала. Однако путь, который проходит оптическое волокно, пересекая ландшафт, редко бывает прямым и беспрепятственным: в порядке вещей повороты, петли и изгибы. Искажения в волокне могут привести к ухудшению качества информации при ее передаче от отправителя к получателю.
При изготовлении волоконно-оптического кабеля неизбежно возникают небольшие отклонения в физической структуре волокна. При прокладке в сети волокно также может скручиваться и изгибаться. Один из способов борьбы с этими отклонениями и дефектами — обеспечить, чтобы в процессе проектирования волокна уделялось особое внимание прочности. Именно здесь ученым пригодились идеи топологии. Для разработки нового волокна команда из Бата применила топологию, которая представляет собой математическое исследование величин, остающихся неизменными, несмотря на постоянные геометрические искажения. Ее принципы уже применяются во многих областях физических исследований. Связывая физические явления с неизменными числами, можно избежать разрушительного воздействия неупорядоченной среды. Волокно, разработанное командой из Бата, включает нескольких световодных жил, соединенных вместе по спирали. Свет может перемещаться между этими сердцевинами, но благодаря топологическому дизайну оказывается в ловушке на краю. Эти краевые состояния защищены от хаоса в структуре. Физик из Бата доктор Антон Суслов, который является соавтором исследования, сказал:
Используя оптические волокна с топологическим дизайном, исследователи получат инструменты для упреждения и предотвращения эффектов ухудшения сигнала путем создания надежных по своей природе фотонных систем. На стыке теории и практикиФизик из Бата доктор Питер Мосли, соавтор исследования, сказал:
Команда, в которую также входят аспирант Гвидо Баардинк и доктор Джош Нанн с кафедры физики, теперь ищет партнеров из промышленной отрасли для дальнейшего развития своей концепции.
Г-н Робертс добавил:
Он также отметил, что это исследование имеет последствия, выходящие за рамки сетей связи. Он сказал:
Понимание того, как создать оптическое волокно, привело к появлению источников света от яркого «суперконтинуума», который охватывает весь видимый спектр, до квантовых источников света, которые производят отдельные фотоны — отдельные частицы света. Квантовое будущееОжидается, что квантовые сети будут играть важную технологическую роль в ближайшие годы. Квантовые технологии способны хранить и обрабатывать информацию более мощными способами, чем «классические» компьютеры, а также безопасно передавать сообщения по глобальным сетям без возможности шпионажа. Однако квантовые состояния света, передающего информацию, легко подвержены влиянию окружающей среды, и потому важно найти способ их защиты. Эта работа может стать шагом к сохранению квантовой информации в волоконной оптике с помощью топологического дизайна. 10.01.2023 |
Net&IT
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр | |
В сериале Звездный путь: Следующее поколение к... |
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети | |
Биологический мозг, в особенности человеч... |
Science: Аналоговые вычисления дают решать сложные уравнения и экономят энергию | |
Группа исследователей, включая инженеров Масса... |
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным | |
Если вам недавно было трудно понять, явля... |
Physical Review X: Сеть квантовых датчиков повышает точность измерений | |
Квантовые системы, используемые в квантов... |
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек | |
Еще один балл в пользу искусственного инт... |
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее | |
Несколько лет назад исследователи Массачу... |
Привыкнув доверять, люди не поймут, когда ИИ начнет манипулировать | |
Согласно обширному обзору, в настоящее вр... |
Умные серьги с низким энергопотреблением будут измерять температуру по мочке уха | |
Умные аксессуары становятся все более рас... |
Для борьбы с бешенством разработали приложение для распознавания собачьих морд | |
Новое приложение для распознавания собачь... |
Генеративный ИИ помогает ученым объяснить человеческую память и воображение | |
Последние достижения в области генеративн... |
Ученые приблизились к более легким и гибким оптоэлектронным устройствам | |
Органические оптоэлектронные устройства, такие... |
ChatGPT перелопатил почти весь интернет, но пока не научился рассуждать | |
Языковые модели ИИ переживают бум. В ... |
Если сотрудникам скорой помощи поможет ИИ, они смогут спасать больше жизней | |
Чтобы определить, насколько серьезно пострадал... |
Беспроводная система отслеживания улучшит впечатления от расширенной реальности | |
Новая технология, разработанная инженерами Кал... |
PNAS Nexus: ИИ пока еще далеко до человеческих способностей мыслить | |
Атанасиос С. Фокас рассматривает актуальный во... |
Nature: ИИ генерирует белки с исключительной прочностью связывания | |
В новом исследовании, опубликованном 18 декабр... |
Nature Computational Science: ИИ может предсказывать события в жизни людей | |
Искусственный интеллект, разработанный для&nbs... |
Разработан фреймворк ИИ для определения новых показаний к применению лекарств | |
Ученые из компании Klick Applied Sciences... |
Искусственный интеллект отлично справляется с имитацией, но не с инновациями | |
Системы искусственного интеллекта часто изобра... |
Nature Electronics: Изменение памяти дает новые вычислительные возможности | |
Ученые Рочестерского университета разработали ... |
Nature: 2D-материал изменяет форму 3D-электроники для искусственного интеллекта | |
Многофункциональные компьютерные чипы эволюцио... |
Началась регистрация на конкурс «Битва искусственных интеллектов» | |
Стартовал отборочный этап Международного техно... |
Наступает новая эра творческого партнерства в эпоху генеративного ИИ | |
Последние достижения в области генеративн... |
Ученые разрабатывают инструменты для использования ИИ в юридическом образовании | |
В то время как многие с опаской... |
Создан метод тонкой настройки модели ИИ на устройствах с ограниченными ресурсами | |
Персонализированные модели глубокого обучения ... |
Новая уязвимость процессора подвергает опасности виртуальные машины | |
В области облачных вычислений, то есть до... |
Разработан новый квантовый подход к безопасности облачных хранилищ данных | |
Распределенные облачные хранилища —... |
ACS Applied Energy Materials: Разработаны солнечные батареи для помещений | |
Так называемый Интернет вещей — от&... |
Ученые разработали энергоэффективный чип для искусственного интеллекта | |
Основная идея проста: в отличие от п... |