ارتباطات مخابراتی سریع، ایمن و پایدار با فوتون ها

یک پیشرفت جدید در ارتباطات مخابراتی مبتنی بر فوتون‌ها، نوید آینده‌ای سریع‌تر، امن‌تر و پایدارتر را می‌دهد.

به گزارش تک‌ناک، این فناوری از فوتون‌ها برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند که هم کارآمدتر و هم ایمن‌تر از روش‌های فعلی است. همچنین این روش مصرف انرژی را کاهش می‌دهد و به پایداری زیست‌محیطی کمک می‌کند. این دستاورد می‌تواند نقش مهمی در ایجاد زیرساخت‌های ارتباطی آینده داشته باشد.

بر اساس مطالعه‌ای که توسط محققان دانشگاه مریلند (UMD) انجام شده است، فناوری‌ پیشرفته پردازش اطلاعات، ارتباطات مخابراتی سبزتر و امنیت داده‌های بهبود یافته برای میلیون‌ها نفر را ممکن می‌سازد.

این دستگاه جدید که قادر به پردازش اطلاعات با حداقل نور است، می‌تواند ارتباطات با بهره‌وری انرژی و امنیت بالا را متحول کند. جزئیات این نوآوری که توسط یو ژو، استادیار دپارتمان علوم و مهندسی مواد (MSE) دانشگاه مریلند، با همکاری محققان آزمایشگاه ملی بروکهیون وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) هدایت شده، به تازگی در مجله Nature Photonics منتشر شده است.

تحول در ارتباطات مخابراتی نوری

سوئیچ‌های نوری، دستگاه‌هایی هستند که مسئول ارسال اطلاعات از طریق سیگنال‌های تلفنی می‌باشند و به نور به عنوان یک واسطه انتقال و به برق به عنوان یک ابزار پردازش متکی هستند و نیاز به انرژی اضافی برای تفسیر داده‌ها دارند.

یک جایگزین جدید که توسط ژو طراحی شده است، تنها از نور برای انتقال کامل استفاده می‌کند که می‌تواند سرعت و بهره‌وری انرژی را برای پلتفرم‌های مخابراتی و محاسباتی بهبود بخشد.

آزمایش‌های اولیه این فناوری نشان داده است که با کمک آن بهبودهای قابل توجهی در بهره‌وری انرژی وجود دارد. در حالی که سوئیچ‌های نوری معمولی بین ۱۰ تا ۱۰۰ فمتوژول انرژی برای انتقال ارتباطات نیاز دارند، دستگاه ژو صد برابر کمتر انرژی، یعنی تنها یک دهم تا یک فمتوژول مصرف می‌کند.

ساخت یک نمونه اولیه که امکان پردازش اطلاعات با استفاده از مقادیر کم نور را از طریق خاصیت ماده‌ای به نام پاسخ غیرخطی فراهم می‌کند، راه را برای فرصت‌های جدید در گروه تحقیقاتی ژو هموار کرده است.

پیشرفت‌ها در مواد کوانتومی

برای ساخت این دستگاه، ژو از پرس مواد کوانتومی (QPress) در مرکز نانومواد کاربردی (CFN) که یک مرکز کاربری دفتر علوم DOE در آزمایشگاه بروکهیون است، استفاده کرد که دسترسی رایگان به تجهیزات کلاس جهانی را برای دانشمندانی که تحقیقات باز انجام می‌دهند، فراهم می‌کند. QPress یک ابزار خودکار برای سنتز مواد کوانتومی با لایه‌هایی به نازکی یک اتم است.

سوجی پارک، یکی از محققان مرکز نانومواد کاربردی (CFN) گفت: «ما چندین سال است که با گروه ژو همکاری می‌کنیم. آنها یکی از اولین پذیرندگان ماژول‌های QPress ما هستند که شامل یک لایه‌بردار، فهرست‌نویس و انباشته‌کننده است. به طور خاص، ما پوسته‌های لایه‌برداری با کیفیت بالا را مطابق با درخواست‌های آنها فراهم کرده‌ایم و با هم بهینه‌سازی شرایط لایه‌برداری برای مواد آنها را انجام داده‌ایم.»

این همکاری به طور قابل توجهی فرایند ساخت نمونه‌های آنها را بهبود بخشیده است.

جهت‌گیری‌های آینده و بهبود امنیت

در گام بعدی، تیم تحقیقاتی ژو قصد دارد بهره‌وری انرژی را تا کوچک‌ترین مقدار انرژی الکترومغناطیسی افزایش دهد، که یک چالش اصلی در امکان‌پذیر کردن ارتباطات کوانتومی است و یک جایگزین امیدوارکننده برای امنیت داده‌ها ارائه می‌دهد.

در پی افزایش حملات سایبری، ساخت حفاظت‌های پیشرفته در برابر هکرها توجه جامعه علمی را به خود جلب کرده است. داده‌های منتقل شده از طریق کانال‌های ارتباطی معمولی می‌توانند بدون باقی گذاشتن هیچ اثری، خوانده و کپی شوند، که سال گذشته باعث هزاران نقض برای ۳۵۰ میلیون کاربر شد.

از سوی دیگر، ارتباطات کوانتومی یک جایگزین امیدوارکننده ارائه می‌دهند، چرا که اطلاعات را با استفاده از نور رمزگذاری می‌کنند، که نمی‌توان آن را بدون تغییر حالت کوانتومی آن رهگیری کرد. روش ژو برای بهبود غیرخطی بودن مواد یک گام نزدیک‌تر به امکان‌پذیر کردن این فناوری‌ها است.

نوشته ارتباطات مخابراتی سریع، ایمن و پایدار با فوتون ها اولین بار در تک ناک. پدیدار شد.