یک راه قدرتمند جدید برای برنامه‌ریزی مدارهای نوری 19 ژانویه 2024 – توسط ویکتوریا مسترسون، دانشگاه هریوت وات-نوری که از طریق فیبر نوری که در بالای یک برد مدار الکترونیکی معمولی قرار دارد عبور می کند. اعتبار: دانشگاه هریوت وات
دانشمندان دانشگاه Heriot-Watt در ادینبورگ، اسکاتلند، یک راه قدرتمند جدید برای برنامه‌ریزی مدارهای نوری پیدا کرده‌اند که برای ارائه فناوری‌های آینده مانند شبکه‌های ارتباطی غیرقابل هک و رایانه‌های کوانتومی فوق سریع بسیار حیاتی هستند.
پروفسور مهول مالک، فیزیکدان تجربی و استاد فیزیک در مدرسه هریوت وات توضیح می دهد: “نور می تواند اطلاعات زیادی را حمل کند، و مدارهای نوری که به جای برق با نور محاسبه می کنند، به عنوان جهش بزرگ بعدی در فناوری محاسبات دیده می شوند. اما همانطور که مدارهای نوری بزرگتر و پیچیده تر می شوند، کنترل و ساخت آنها سخت تر می شود – و این می تواند بر عملکرد آنها تأثیر بگذارد. تحقیقات ما یک روش جایگزین – و همه کاره تر – را برای مهندسی مدارهای نوری نشان می دهد، با استفاده از فرآیندی که به طور طبیعی در طبیعت یافت می شود.”
پروفسور مالیک و تیمش تحقیقات خود را با استفاده از فیبرهای نوری تجاری انجام دادند که به طور گسترده در سراسر جهان برای انتقال اینترنت به خانه ها و مشاغل ما استفاده می شود. این الیاف نازک‌تر از عرض موی انسان هستند و از نور برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کنند.با مهار رفتار پراکندگی طبیعی نور در داخل فیبر نوری، آنها دریافتند که می توانند مدارهای نوری را در داخل فیبر به روش های بسیار دقیق برنامه ریزی کنند.
این تحقیق امروز در مجله Nature Physics منتشر شده است.
پروفسور مالیک توضیح می دهد: “وقتی نور وارد فیبر نوری می شود، به روش های پیچیده ای پراکنده و مخلوط می شود.” با یادگیری این فرآیند پیچیده و شکل‌دهی دقیق نوری که وارد فیبر نوری می‌شود، راهی برای مهندسی دقیق مداری برای نور درون این اختلال پیدا کرده‌ایم.
مدارهای نوری برای توسعه فناوری‌های کوانتومی آینده – که در سطح میکروسکوپی با کار با اتم‌ها یا فوتون‌ها – ذرات نور – مهندسی می‌شوند، حیاتی هستند. این فناوری‌ها شامل رایانه‌های کوانتومی قدرتمند با قدرت پردازش بسیار زیاد و شبکه‌های ارتباطی کوانتومی است که قابل هک نیستند.
پروفسور مالیک توضیح می دهد: برای مثال، مدارهای نوری در انتهای شبکه های ارتباطی کوانتومی مورد نیاز است، بنابراین می توان اطلاعات را پس از طی مسافت های طولانی اندازه گیری کرد. آنها همچنین بخش کلیدی یک کامپیوتر کوانتومی هستند، جایی که برای انجام محاسبات پیچیده با ذرات نور استفاده می شوند.
انتظار می رود رایانه های کوانتومی پیشرفت های بزرگی را در زمینه هایی از جمله توسعه دارو، پیش بینی آب و هوا و اکتشاف فضا باز کنند. یادگیری ماشینی – هوش مصنوعی – حوزه دیگری است که در آن از مدارهای نوری برای پردازش حجم وسیعی از داده ها به سرعت استفاده می شود.
پروفسور مالک گفت که قدرت نور در ابعاد متعدد آن است.
او توضیح داد: “ما می توانیم اطلاعات زیادی را روی یک ذره نور رمزگذاری کنیم.” در ساختار فضایی، ساختار زمانی و رنگ آن. و اگر بتوانید با همه آن ویژگی‌ها به یکباره محاسبه کنید، مقدار عظیمی از قدرت پردازش را باز می‌کند.
محققان همچنین نشان دادند که چگونه می‌توان از مدارهای نوری قابل برنامه‌ریزی آنها برای دستکاری درهم تنیدگی کوانتومی استفاده کرد، پدیده‌ای که در آن دو یا چند ذره کوانتومی – مانند فوتون‌های نور – حتی زمانی که در فواصل بسیار زیاد از هم جدا شده‌اند، به هم متصل می‌مانند. درهم تنیدگی نقش مهمی در بسیاری از فناوری‌های کوانتومی ایفا می‌کند، مانند تصحیح خطاهای داخل یک کامپیوتر کوانتومی و فعال کردن امن‌ترین انواع رمزگذاری کوانتومی.
پروفسور مالیک و تیم تحقیقاتی او در آزمایشگاه اطلاعات کوانتومی فراتر از دودویی در دانشگاه هریوت وات این تحقیق را با دانشگاهیان شریک موسساتی از جمله دانشگاه لوند در سوئد، دانشگاه ساپینزا رم در ایتالیا و دانشگاه توئنته در هلند انجام دادند.
