Topologia auttaa rakentamaan vankempia fotonisia verkkoja24.03.2026
”Tiesimme jo, miten valoa ohjataan topologian avulla”, sanoo professori Liang Feng. ”Mutta emme olleet koskaan aiemmin pystyneet ohjaamaan useita samanaikaisia signaaleja.” Jo vuonna 2019 Fengin laboratorio julkaisi tutkimuksen, joka esitteli topologisen fotonisen järjestelmän, jossa valonsäde voi kulkea mikrorengasresonaattoreiden, muodostaman hilan läpi pysyen suojattuna virheiltä, vaikka tutkijat muuttivat valon kulkureittiä. Tuo työ osoitti, että topologiset periaatteet pystyivät ohjaamaan valoa koko fotoniverkon läpi, kääntyen mutkissa ja navigoiden monimutkaisia reittejä ilman sirontaa. Mutta järjestelmä kantoi silti vain yhtä suojattua valomuotoa kerrallaan. Uusi läpimurto syntyi teoreettisesta oivalluksesta siitä, miten valon eri "pseudospin"-tilat vuorovaikuttavat järjestelmässä. Suunnittelemalla huolellisesti tapaa, jolla nämä tilat kytkeytyvät toisiinsa hila-alueiden rajalla, tutkijat ymmärsivät voivansa luoda olosuhteet, joissa useita suojattuja kanavia ilmestyisi samanaikaisesti samaan paikkaan. Idean muuntaminen toimivaksi laitteeksi vaati tarkkaa ohjausta mikrorengasresonaattorien verkostolle, joka ohjaa valoa järjestelmän läpi. ”Resonaattorien välinen kytkentä piti suunnitella erittäin huolellisesti”, sanoo tohtoriopiskelija Xilin Feng. ”Mutta kun kaikki oli paikoillaan, pystyimme havaitsemaan useita suojattuja kanavia etenemässä samaa rajapintaa pitkin, jopa silloin, kun vikoja oli syntynyt.” Vaikka uusi järjestelmä on vielä laboratorioesittelyn vaiheessa, tutkijoiden mukaan se edustaa tärkeää askelta kohti verkkojen rakentamista, jotka kykenevät siirtämään informaatiota valon muodossa ja rakenteilla joilla on sisäänrakennettu sietokyky valmistuksen ja käyttöönoton aikana usein ilmeneville virheille. Tulevassa työssä voidaan keskittyä suojattujen kanavien määrän laajentamiseen, suunnittelun integrointiin suurempiin piireihin ja sen tutkimiseen, miten vastaavia periaatteita voitaisiin käyttää valon reitittämiseen monimutkaisissa viestintä- ja laskentajärjestelmissä. ”Valo on jo nykyaikaisten tietoliikenneverkkojen selkäranka”, Liang Feng sanoo. ”Nyt voimme tuoda topologian kestävyyden järjestelmiin, jotka kuljettavat useita signaaleja samanaikaisesti. Jos pystymme skaalaamaan näitä malleja edelleen, niistä voisi tulla tehokas alusta tulevaisuuden fotoniteknologioille.” Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Penn yliopiston johtamat tutkijat ovat ensimmäistä kertaa osoittaneet, että useita, informaatiota kuljettavia valosignaaleja voidaan turvallisesti ohjata sirupohjaisten, uudelleenkonfiguroitavien verkkojen läpi hyödyntämällä topologiaa.