Topologiaa optiseen kuituun

Ryhmä Bathin yliopiston fyysikoita on valmistanut optisia kuituja, jotka voivat suojata valoa topologisen matematiikan avulla. Mikä parasta, nämä modifioidut kuidut ovat helposti skaalautuvia, mikä tarkoittaa, että kunkin kuidun rakenne säilyy tuhansien kilometrien ajan.

Tämän uuden kuidun suunnittelussa tiimi käytti topologiaa, jonka periaatteita sovelletaan jo monilla fysiikan tutkimuksen aloilla. Yhdistämällä fyysiset ilmiöt muuttumattomiin lukuihin voidaan välttää epäjärjestyneen ympäristön tuhoisat vaikutukset.

Suunniteltu kuitu sisältää useita valoa ohjaavia ytimiä, jotka linkittyvät toisiinsa spiraalimaisesti. Valo voi hypätä näiden ytimien välillä, mutta jää loukkuun reunan sisään topologisen suunnittelun ansiosta. Nämä reunatilat on suojattu rakenteen häiriöiltä.

Bathin fyysikko tohtori Peter Mosley, kertoo: "Aiemmin tiedemiehet ovat soveltaneet monimutkaista topologian matematiikkaa valoon, mutta täällä Bathin yliopistossa meillä on paljon kokemusta optisten kuitujen fyysisestä valmistamisesta, joten yhdistämme siihen matematiikan asiantuntemuksemme luodaksemme topologisen kuidun."

Tutkijat etsivät nyt alan kumppaneita kehittämään konseptiaan edelleen.

Tohtoriopiskelija Nathan Roberts lisää: "Olemme osoittaneet, että voit tehdä kilometrien pituisia topologisia kuituja kelalle. Kuvittelemme kvantti-internetin, jossa tietoa siirretään vahvasti eri mantereilla topologisia periaatteita käyttäen.

Hän huomautti, että tällä tutkimuksella on viestintäverkkoja pidemmälle meneviä vaikutuksia. Hän sanoi: "Kuitukehitys ei ole vain teknologinen haaste, vaan myös jännittävä tieteenalalle sinänsä.

"Optisen kuidun suunnittelun ymmärtäminen on johtanut valonlähteisiin kirkkaasta "superjatkumoon", joka kattaa koko näkyvän spektrin aina kvanttivalolähteisiin, jotka tuottavat yksittäisiä fotoneja.

Kvanttiverkoilla odotetaan laajalti olevan tärkeä teknologinen rooli tulevina vuosina. Kvanttiteknologiat pystyvät tallentamaan ja käsittelemään informaatiota tehokkaammin kuin klassiset tietokoneet nykyään, sekä lähettää viestejä turvallisesti maailmanlaajuisissa verkoissa ilman mahdollisuutta salakuunteluun.

Mutta kvanttiviestinnän ympäristö vaikuttaa helposti informaatiota välittäviin valon kvanttitiloihin joten niiden suojeleminen on suuri haaste. Tämä työ voi olla askel kohti kvantti-informaation ylläpitämistä kuituoptiikassa topologisen suunnittelun avulla.

Aiheesta aiemmin: