ตัวรับแสงสำหรับการสื่อสารในอวกาศมีความไวที่ ‘ไม่เคยมีมาก่อน’

ตัวรับแสงสำหรับการสื่อสารในอวกาศมีความไวที่ 'ไม่เคยมีมาก่อน'

เครื่องรับสัญญาณที่ไวที่สุดในปัจจุบันสำหรับการรับสัญญาณแสงในพื้นที่ว่างได้รับการออกแบบและสาธิตโดยนักวิจัยในสวีเดนและเพื่อนร่วมงานกล่าวว่าพวกเขาบรรลุความไวที่ “ไม่เคยมีมาก่อน” ของหนึ่งโฟตอนต่อบิตของข้อมูลในเครื่องรับ โดยใช้แนวทางใหม่ในการเตรียมสัญญาณ รวมกับการขยายเสียงที่แทบไม่มีเสียงรบกวนที่เครื่องรับ เทคนิคของพวกเขาอาจมีนัยสำคัญสำหรับภารกิจอวกาศในอนาคต

ในขณะที่

หน่วยงานด้านอวกาศพยายามที่จะขยายขอบเขตการสำรวจและปรับปรุงผลลัพธ์ข้อมูลของดาวเทียมของตน ระบบสื่อสารทางวิทยุที่มีอยู่ก็ประสบปัญหาในการตามให้ทัน เพื่อเปิดใช้งานการทำงานที่อัตราข้อมูลที่สูงขึ้นและการส่งสัญญาณในระยะทางที่ไกลขึ้น สัญญาณออปติคัลได้รับการพิจารณาผ่านคลื่นวิทยุ

มากขึ้น เนื่องจากการสูญเสียพลังงานระหว่างการแพร่กระจายลดลง เช่นเดียวกัน การสูญเสียอาจมีมากในระยะทางที่กว้างใหญ่ไพศาล เพื่อให้ได้อัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นโดยใช้โฟตอนน้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ เครื่องรับที่มีความไวแสงสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความสำเร็จ

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ทีมงาน จึงแนะนำการตั้งค่าใหม่ ซึ่งข้อมูลจะถูกเข้ารหัสเป็นอันดับแรกบนคลื่นแสงสัญญาณ จากนั้นจึงรวมเข้ากับคลื่นแสงของปั๊มอย่างต่อเนื่องที่ความถี่ต่างกัน เมื่อคลื่นเหล่านี้ส่งผ่านใยแก้วนำแสงแบบไม่เชิงเส้น พวกมันจะสร้างคลื่น “idler” ที่สาม หลังจากนั้น คลื่นทั้งสาม

จะถูกขยายเป็นกำลังขับที่ต้องการ และปล่อยออกสู่พื้นที่ว่าง เมื่อสิ้นสุดการรับสัญญาณ สัญญาณที่หมดลงจะถูกจับไว้ในใยแก้วนำแสง จากนั้นขยายด้วยเครื่องขยายสัญญาณออปติคัลที่ไวต่อเฟส ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ไม่เหมือนใครในการเพิ่มสัญญาณรบกวนแทบไม่มีเลย ในที่สุด สัญญาณที่เรียกคืน

จะไปถึงเครื่องรับแบบเดิม ซึ่งสามารถกู้คืนข้อมูลดั้งเดิมได้การทำงานที่อุณหภูมิห้อง ในปัจจุบัน แม้แต่ระบบสื่อสารออปติกพื้นที่ว่างที่ซับซ้อนที่สุดก็สามารถทำงานที่ความเร็วต่ำกว่า 1 Gb/s เท่านั้น และต้องใช้อุณหภูมิที่เย็นจัดเป็นพิเศษในการทำงาน ในทางตรงกันข้าม ระบบที่ออกแบบโดยทีมงานของ

มีความไว

ในการรับสัญญาณที่ใกล้เคียงกับหนึ่งโฟตอนต่อบิตของข้อมูลที่อุณหภูมิห้อง ทำให้สามารถรับส่งข้อมูลได้สูงถึง 10.5 Gb/s นอกจากนี้ ระบบยังอาศัยเทคนิคที่ตรงไปตรงมาสำหรับการมอดูเลตสัญญาณ การประมวลผล และการคำนวณข้อผิดพลาด ซึ่งหมายความว่าสามารถเพิ่มขนาดได้อย่างง่ายดาย

และเพื่อนร่วมงานได้ข้อสรุปว่านี่เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการส่งผ่านอัตราข้อมูลที่หลากหลาย หากรวมเข้ากับระบบสื่อสารของภารกิจในอวกาศจริงในอนาคต วิธีการของพวกเขาอาจเร่งการเปลี่ยนจากสัญญาณวิทยุเป็นสัญญาณแสงสำหรับการส่งสัญญาณในระยะทางไกล สิ่งนี้อาจนำไปสู่การปรับปรุงการดำเนินงาน

เนื่องจากการวัดสถานะเบลล์จะตรวจสอบคุณสมบัติโดยรวมหรือสัมพัทธ์ของอนุภาคควอนตัมสองตัว จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่อนุภาคจะ “ลืม” ข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับตำแหน่งที่พวกมันถูกสร้างขึ้น เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ เราต้องทำการทดลองในลักษณะที่เราไม่สามารถได้รับข้อมูลเส้นทางใด ๆ แม้โดยหลักการแล้ว 

เราทำสิ่งนี้โดยสั่งการโฟตอนสองตัว  ตัวเคลื่อนย้ายระยะไกลและตัวเสริมของอลิซ ผ่านตัวแยกลำแสงกึ่งโปร่งใสจากด้านตรงข้ามกัน จากนั้นเราจะถามคำถามง่ายๆ ว่า ถ้าอนุภาคทั้งสองเกิดขึ้นพร้อมกัน อนุภาคเหล่านั้นจะกระจายระหว่างทิศทางเอาต์พุตทั้งสองได้อย่างไร

เนื่องจากมีการใช้โฟตอนในการทดลอง บางคนอาจคาดอย่างไร้เดียงสาว่าโฟตอนทั้งสองจะออกมาในลำแสงเอาต์พุตเดียวกัน คุณลักษณะนี้เรียกว่า “มัดชิ่ง” เป็นที่รู้จักกันดีสำหรับโบซอน (อนุภาคที่มีการหมุนจำนวนเต็ม เช่น โฟตอน) และได้รับการสาธิตด้วยตัวแยกลำแสงเป็นครั้งแรกในปี 1987 

โดยกลุ่มที่มหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ ในสหรัฐอเมริกา น่าแปลกที่บางที การรวมกลุ่มกันอาจเกิดขึ้นได้กับสามสถานะ เท่านั้น ในทางตรงกันข้าม สำหรับ  สถานะ |Ψ〉  โฟตอนจะปล่อยในลำแสงที่แตกต่างกันเสมอ กล่าวอีกนัยหนึ่ง โฟตอน “ต่อต้านกลุ่ม” และทำตัวราวกับว่าพวกมันเป็นเฟอร์มิออน 

นี่เป็นผล

โดยตรงของการแทรกแซงสำหรับภารกิจในอนาคตไปยังส่วนที่ห่างไกลของระบบสุริยะ การถ่ายโอนข้อมูลระหว่างดาวเทียม และการตรวจสอบพื้นผิวโลกด้วยเทคนิคทางแสงเพื่อรองรับอัตราข้อมูลที่สูงขึ้น

สำหรับพวกเขา สหราชอาณาจักรไม่มีการลงทุนและโครงสร้างพื้นฐานเพื่อรองรับโครงการไครโอเจนิกส์

ขนาดใหญ่ที่กำลังจะมีขึ้น อะไรจะช่วยได้บ้าง?จะช่วยได้หากมีเงินทุนสำหรับโครงการที่มีความเสี่ยง แม้แต่ในการวิจัยทางวิชาการ เงินก็มอบให้สำหรับโครงการหนึ่งๆ และคุณไม่สามารถล้มเหลวในโครงการนั้นได้ ดังนั้นคุณต้องเล่นอย่างปลอดภัย และในอุตสาหกรรม พวกเขาไม่สามารถทำการพัฒนาขั้นพื้นฐาน

ได้เพราะต้องผลิตบางอย่างและขายมัน พวกเขาไม่สามารถ “เล่นๆ” ได้ เพราะพวกเขาจะได้รับค่าตอบแทนจากสิ่งที่พวกเขาส่งมอบเท่านั้น ฉันคิดว่านั่นอาจเป็นสิ่งหนึ่งที่ทำให้เทคโนโลยีการแช่แข็งและเทคโนโลยีตัวนำยิ่งยวดไม่เติบโตอย่างที่ควรจะเป็น: อุตสาหกรรมไม่สามารถพัฒนาได้

เพราะพวกเขาไม่มีเงินสำหรับมัน และบ่อยครั้งที่นักวิชาการก็ทำไม่ได้เช่นกัน เพราะเราไม่ได้จริงๆ ที่นี่เพื่อพัฒนาสิ่งต่างๆ – แต่ถ้าเราไม่ทำเช่นนั้น อุตสาหกรรมก็ทำไม่ได้เช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาวะเศรษฐกิจเช่นนี้ซึ่งไม่มีเงินสำรอง ข้าราชการชอบเอาเงินเข้าแล้วออก

เพิ่งฉลองวันเกิดครบรอบ 50 ปี สนามมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรตั้งแต่ก่อตั้ง? เมื่อห้าสิบปีที่แล้ว อุตสาหกรรมไครโอเจนิกส์ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ไม่ได้หมายความว่าทั้งหมดเกี่ยวกับการวิจัยพื้นฐาน แต่การนำยิ่งยวดยังค่อนข้างใหม่ เทคนิคการทำให้ตัวนำยิ่งยวดใช้งานได้จริงอยู่ในช่วงเริ่มต้น และไครโอเจนิกส์

credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100