UK naučnici stvaraju robusna optička vlakna koja mogu otključati našu kvantnu budućnost
Optička vlakna su postala osnova modernog prenosa podataka, koji se koriste za sve, od telekomunikacija i internet usluga, do vladinih i svemirskih aplikacija.
Tajna leži u matematičkim principima topologije
To je zato što su sposobni da prenose veće količine podataka većim brzinama i na većim udaljenostima, u poređenju sa drugim tehnologijama. Struktura optičkih vlakana, međutim, povremeno može dovesti do kvarova na mreži, jer bilo koji uvrnuti ili savijeni kablovi mogu ometati prenos informacija. Da bi se pozabavili ovim problemom, naučnici sa Univerziteta Bat u Velikoj Britaniji dizajnirali su novu vrstu vlakana, sa ciljem da poboljšaju robusnost ovih mreža.
Redovno optičko vlakno se sastoji od tri elementa: jezgra, omotača i premaza. Jezgro je u centru i pruža put svetlosti (medij kroz koji se prenose podaci) da putuje. Obloga drži svetlost unutar jezgra i kontroliše pravac u kome se kreće, odbijajući se kao da se odbija od ogledala. Konačno, premaz radi kao primarni tampon i omotač pokriva celu strukturu. „Kad god proizvodite optički kabl, male varijacije u fizičkoj strukturi vlakna su neizbežno prisutne. Kada se postavi u mrežu, vlakno se takođe može uvrnuti i savijati“, rekao je student doktorskih studija fizike Nathan Roberts — koji je vodio istraživanje. Ova izobličenja mogu ometati optimalni put svetlosti i dovesti do degradacije informacija dok se kreću između pošiljaoca i primaoca. „Jedan od načina da se suprotstavite ovim varijacijama i defektima je da se osigura da proces dizajna vlakana uključuje pravi fokus na robusnost. Ovde smo našli korisnim ideje o topologiji“, dodao je Roberts.
Topologija je matematičko proučavanje svojstava geometrijskih objekata koji ostaju nepromenjeni uprkos deformacijama, uvijanjima i istezanjima. Već je primenjen u fizici i istraživanju svetlosti, ali su naučnici iz Bata prvi koji ga koriste u optičkim vlaknima. Fizičari su stvorili vlakno koje koristi topološke principe dodavanjem nekoliko jezgara za vođenje svetlosti u vlakno, povezanih zajedno u spiralu. Svetlost i dalje može da putuje između ovih jezgara, ali, zahvaljujući topološkom dizajnu, ostaje zarobljena unutar ivice. Ova takozvana „rubna stanja“ su zaštićena od poremećaja u celokupnoj strukturi. „Usvajanjem optičkih vlakana sa topološkim dizajnom, istraživači će imati alate da spreče i spreče efekte degradacije signala izgradnjom inherentno robusnih fotonskih sistema“, objasnio je dr Anton Souslov, koautor studije. Trenutno, istraživači traže partnere iz industrije da dalje razvijaju svoj koncept, koji bi mogao imati koristi ne samo za postojeće komunikacije, već i za buduće kvantne mreže.
„Pokazali smo da možete napraviti kilometre topoloških vlakana namotanih oko kalema. Zamišljamo kvantni internet gde će se informacije robusno prenositi preko kontinenata koristeći topološke principe“, primetio je Roberts. U poređenju sa konvencionalnim računarima, očekuje se da će kvantna tehnologija biti znatno moćnija kada je u pitanju skladištenje i obrada informacija, dok obećava neuporediv (do sada) nivo bezbednosti podataka – potencijalnu promenu igre za informacione mreže. Međutim, okolina može lako uticati na kvantna stanja svetlosti sa informacijama o prenosu, što predstavlja značajan izazov. Ova studija može otvoriti put ka korišćenju topološkog dizajna za očuvanje kvantnih informacija u optičkim vlaknima.
Izvor: Thenextweb
