การแข่งขันเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมที่ดีที่สุดในโลก

การแข่งขันเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมที่ดีที่สุดในโลก

jumbo jili

ไม่กี่วันก่อนวันคริสต์มาส ประธานาธิบดีโดนัลด์ ทรัมป์ แห่งสหรัฐฯ ลงนามร่างกฎหมายฉบับหนึ่งซึ่งบริจาคเงินกว่า 1.2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ให้กับความพยายามระดับชาติที่อุทิศให้กับวิทยาศาสตร์ข้อมูลควอนตัมในช่วง 10 ปีข้างหน้า ควอนตัมความคิดริเริ่มแห่งชาติหมายถึงพรรคผลักดันรัฐบาลสหรัฐเพื่อให้ทันกับประเทศจีนและประเทศอื่น ๆ ในการพัฒนาเทคโนโลยีเช่น คอมพิวเตอร์ควอนตัม , ควอนตัมการเข้ารหัสและการสื่อสารควอนตัมซึ่งทั้งหมดมีศักยภาพบางอย่างที่จะทำให้เสียสมดุลของอำนาจทางเศรษฐกิจและการทหารใน โลก.

สล็อต

การคำนวณควอนตัมได้รับความสนใจเป็นพิเศษสำหรับศักยภาพที่จะถอดรหัสอัลกอริธึมคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ที่ปกป้องความลับของรัฐบาลและองค์กร แต่การลงทุนในวิทยาศาสตร์ควอนตัมอาจก่อให้เกิดความก้าวหน้าที่สามารถช่วยประสานความเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีของสหรัฐฯ และความมั่นคงของชาติ หรือบ่อนทำลายพวกเขาหากประเทศอื่นพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมก่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง จีนให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการลงทุนในวิทยาศาสตร์ควอนตัมเพื่อหลีกเลี่ยงความได้เปรียบทางเทคโนโลยีแบบดั้งเดิมที่สหรัฐฯ ชื่นชอบ
“มันเป็นที่ชัดเจนว่าจีนมีการใช้ประโยชน์จากสิ่งที่มันเห็นว่าเป็นโอกาสที่มีคุณค่าทางประวัติศาสตร์ที่ไม่เพียง แต่จับขึ้นกับ แต่ก้าวกระโดดไปข้างหน้าของสหรัฐอเมริกา” กล่าวว่า เอลซา Kania , เพื่อนที่แนบกับศูนย์รักษาความปลอดภัยใหม่อเมริกัน (CNAS) ใน วอชิงตัน ดี.ซี. ในระหว่างการแถลงข่าวล่าสุด
“จีนได้เปิดตัวโครงการที่มีความทะเยอทะยานอย่างมาก เช่นเดียวกับยุโรป สหราชอาณาจักร ออสเตรเลีย และแคนาดา”
แต่มันเป็นการวิ่งมาราธอนมากกว่าการวิ่ง” Kania อธิบาย แห่งชาติสหรัฐโรงเรียนวิทยาศาสตร์วิศวกรรมการแพทย์และได้รับการยอมรับเป็นอย่างมากในเร็ว ๆ นี้ รายงานที่แสดงให้เห็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมวัตถุประสงค์ทั่วไปยังคงมีมากขึ้นกว่าทศวรรษที่ผ่านมาออกไป วิศวกรยังต้องคิดหาวิธีสร้างอาร์เรย์ขนาดใหญ่ของ qubits ที่เปราะบางซึ่งยังคงมีเสถียรภาพนานพอที่จะทำการคำนวณที่มีประโยชน์
แต่ไม่ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะเป็นไปตามกระแสหรือไม่นัยที่เป็นไปได้สำหรับความมั่นคงของชาติและความเป็นผู้นำทางเทคโนโลยีได้กระตุ้นให้ สหรัฐอเมริกาและจีนดำเนินการ
ความหมายเหล่านั้นมีมากกว่าการคำนวณควอนตัม ความก้าวหน้าในการสื่อสารและการเข้ารหัสแบบควอนตัมสามารถสร้างเครือข่ายที่ไม่สามารถแฮ็กได้ในทางทฤษฎี เรดาร์และการตรวจจับควอนตัมสามารถเปิดโปงตำแหน่งของเครื่องบินล่องหนและเรือดำน้ำใต้น้ำได้ และการนำทางควอนตัมสามารถให้ความสามารถในการระบุตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ที่แม่นยำโดยไม่ต้องพึ่งพา GPS แบบอิงพื้นที่
Kania ออกมาวางจำนวนมากของความพยายามในการวิจัยในระดับประเทศได้รับการสนับสนุนของจีนในเทคโนโลยีควอนตัมดังกล่าวใน รายงาน CNAS ว่าเธอเขียนบทกับจอห์นคอสเตลโล ของ สหรัฐ กระทรวงความมั่นคงในเดือนกันยายน
ความทะเยอทะยานระดับชาติของจีนก้าวกระโดดควอนตัม
ความสนใจของจีนในเทคโนโลยีควอนตัมไปพร้อม ๆ กับความวิตกกังวลของจีนเกี่ยวกับความสามารถด้านข่าวกรองของสหรัฐฯ และกิจกรรมการเฝ้าระวังภายในเขตแดนของตน Kania กล่าว ผู้นำจีน สี จิ้นผิง ได้เน้นย้ำถึงความสำคัญเชิงกลยุทธ์ของเทคโนโลยีควอนตัม และแม้กระทั่งชี้ให้เห็นถึงความสำเร็จของจีนในการคำนวณควอนตัมระหว่างกล่าวสุนทรพจน์ช่วงปีใหม่ในเดือนมกราคมปี 2018
รายงานของ CNAS ระบุว่า นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรของจีนเป็น “ผู้มาสายที่สัมพันธ์กัน” ซึ่งเป็น “ผู้มาที่ล่าช้ากว่าปกติ” ในการพัฒนาควอนตัมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เมื่อไม่นานมานี้ แม้จะไม่มีข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับการระดมทุนระดับชาติสำหรับความพยายามของจีนดังกล่าว Kania และ Costello คาดการณ์ว่า “ระดับเงินทุนล่าสุดและปัจจุบันจะมีมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์”
เรดาร์ควอนตัมและการตรวจจับสามารถเปิดโปงตำแหน่งของเครื่องบินล่องหนและเรือดำน้ำใต้น้ำได้
เงินทุนที่ได้รับการสนับสนุนจากรัฐดังกล่าวได้แปลเป็นเหตุการณ์สำคัญที่ได้รับการเผยแพร่อย่างกว้างขวางในการวิจัยของจีน ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2559 จีนได้เปิดตัวดาวเทียมควอนตัมดวงแรกของโลกเพื่อเป็นแพลตฟอร์มทดสอบการเชื่อมโยงการสื่อสารควอนตัมระหว่างอวกาศกับโลก นอกจากนี้ยังเสร็จสิ้นแกนใยแก้วนำแสงระยะทาง 2,000 กิโลเมตรที่ทอดยาวระหว่างปักกิ่งและเซี่ยงไฮ้สำหรับเครือข่ายควอนตัมภาคพื้นดินในปี 2559
นักวิจัยชาวจีนได้สาธิตขั้นตอนแรกๆ ที่โดดเด่นหลายประการในการใช้ดาวเทียมเพื่อทดสอบการเข้ารหัสควอนตัม และตั้งค่าบันทึกระยะทางสำหรับการพัวพันระหว่าง qubits ที่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารในปี 2560
อีกมุมมองหนึ่งเกี่ยวกับกลยุทธ์ระดับชาติของจีนมาจากขอบเขตของเรดาร์ควอนตัม ในเดือนกันยายน 2559 นักวิจัยชาวจีนรายงานสถิติใหม่ในการพัฒนาเรดาร์ควอนตัมด้วยความแม่นยำที่เพิ่มขึ้นในการตรวจจับเป้าหมายที่อยู่ห่างออกไป 100 กิโลเมตร ซึ่งเป็นช่วงที่มีรายงานว่าห้าเท่าของต้นแบบห้องปฏิบัติการที่พัฒนาโดยทีมงานระหว่างประเทศในปี 2558 นักวิจัยชาวจีนกล่าวว่า เรดาร์ควอนตัมรุ่นถัดไปจะสามารถตรวจจับเครื่องบินทิ้งระเบิดล่องหนและอาจติดตามขีปนาวุธได้
“จีนได้เปิดตัวโปรแกรมมีความทะเยอทะยานมากและเพื่อให้มียุโรปสหราชอาณาจักรออสเตรเลียและแคนาดา” กล่าวว่า เดวิดอชาลอมศาสตราจารย์ใน Spintronics และข้อมูลควอนตัมที่มหาวิทยาลัยชิคาโก “ ทั้งหมดนี้มีโครงการระดับชาติ ดังนั้น จึงเป็นเวลาที่ดีที่สหรัฐฯ จะทำเช่นกัน”
สหรัฐประกอบหน่วยควอนตัม
บางครั้งอาจเป็นเรื่องยากสำหรับนักวิจัยที่อื่นในการประเมินความสำเร็จของโครงการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีควอนตัมแห่งชาติของจีน แต่ โครงการระดับชาติของสหรัฐฯ สามารถช่วยให้ประเทศสามารถแข่งขันได้ในทุกด้านของการพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัม ตัวอย่างเช่น แอปพลิเคชันการสื่อสารควอนตัมและการตรวจจับอาจกลายเป็นความจริงภายในห้าปีข้างหน้า Awschalom กล่าว
สหรัฐอเมริกาได้เริ่มสร้างการเข้ารหัสควอนตัมและเครือข่ายการสื่อสารในระยะทางปานกลางแล้ว ตัวอย่างหนึ่งที่โดดเด่นคือเครือข่ายควอนตัมระยะทาง 48 กิโลเมตรที่เชื่อมต่อ Argonne National Laboratory และ Fermi National Accelerator Laboratory ร่วมกับมหาวิทยาลัยชิคาโก ห้องทดลองของรัฐบาลกลางได้จัดตั้งความร่วมมือ Chicago Quantum Exchange ที่กำกับโดย Awschalom
“เป็นที่ชัดเจนว่าจีนกำลังใช้ประโยชน์จากสิ่งที่เห็นว่าเป็นโอกาสทางประวัติศาสตร์ที่ไม่เพียงแต่ตามให้ทันเท่านั้น แต่ยังก้าวกระโดดไปข้างหน้าสหรัฐอเมริกาด้วย”
ความพยายามของสหรัฐฯ ดังกล่าวอาจถูกอัดแน่นด้วย กฎหมาย National Quantum Initiative Act ที่ส่ง ผ่านทั้งสภาผู้แทนราษฎรและวุฒิสภาแห่งสหรัฐอเมริกาในเดือนธันวาคม โดยได้รับการสนับสนุนจากสองพรรค แม้ว่าจะมีการต่อสู้ทางการเมืองในวงกว้างเกี่ยวกับความกังวลด้านงบประมาณของรัฐบาลที่บดบังกฎหมายดังกล่าว
โครงการริเริ่มควอนตัมแห่งชาติของสหรัฐฯ เรียกเก็บเงินจากหน่วยงานรัฐบาลหลายแห่ง รวมถึง NASA และสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ ด้วยการสร้างแผนที่ถนนสำหรับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีควอนตัม แต่มันก็ยังห่างไกลจากความพยายามของรัฐบาล Awschalom อธิบายโปรแกรมดังกล่าวว่าได้รับการสร้างขึ้นอย่างพิถีพิถันด้วยข้อมูลจากอุตสาหกรรมและสถาบันการศึกษาของสหรัฐฯ
โครงการระดับชาติยังช่วยให้มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐฯ และกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ มีหน้าที่ในการจัดตั้งศูนย์ต่างๆ ระหว่างสองถึงห้าศูนย์ที่อุทิศให้กับการวิจัยขั้นพื้นฐานและการศึกษาด้านวิทยาการสารสนเทศควอนตัม

สล็อตออนไลน์

ออกจากห้องแล็บ
Awschalom กล่าวว่าสิ่งสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการให้นักวิจัยของบริษัทเข้ามามีส่วนร่วม เพื่อช่วยแปลการค้นพบและต้นแบบของห้องปฏิบัติการให้เป็นผลิตภัณฑ์และบริการเชิงพาณิชย์ หลังจากทำงานที่ IBM เขาสังเกตเห็นว่าความสนใจล่าสุดของ Silicon Valley ในการคำนวณควอนตัมและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องได้ให้การฟื้นตัวที่ดีในงานวิจัยพื้นฐานที่ได้รับการสนับสนุนจากบริษัท
“IBM, Intel, Google และ Microsoft—บริษัทเทคโนโลยีรายใหญ่ทั้ง 4 แห่งเหล่านี้มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในด้านวิทยาศาสตร์ข้อมูลควอนตัมอย่างลึกซึ้งและมีความหมาย” Awschalom กล่าว
การพัฒนาผู้มีความสามารถเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประเทศใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยควอนตัม โครงการระดับชาติสำหรับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีควอนตัมของสหรัฐฯ อาจช่วยรับประกัน “ระดับเงินทุนที่สม่ำเสมอและเป็นพื้นฐาน” เพื่อดึงดูดและรักษานักวิจัยชั้นนำไว้ ตามรายงานของ CNAS
นอกจากนี้รายงานยังแนะนำว่าสหรัฐมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติจัดตั้งโครงการทุนการศึกษาที่มีความมุ่งมั่นให้บริการที่ส่งเสริมให้นักเรียนที่จะไล่ตามอาชีพในด้านวิทยาศาสตร์ควอนตัม ในทำนองเดียวกัน แนะนำให้สร้างห้องปฏิบัติการแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาสำหรับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีควอนตัมที่สามารถส่งเสริมความร่วมมือระหว่างภาครัฐและเอกชนด้วยเงินทุนสำหรับโครงการวิจัยระยะยาว
“นักศึกษาและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของเราไม่ควรคาดหวังว่าจะได้อยู่ในแวดวงวิชาการ พวกเขาควรกระจายไปทั่วห้องปฏิบัติการและบริษัทระดับประเทศ” Awschalom กล่าว “นักเรียนของฉันหลายคนทำงานที่ IBM และ Google และพวกเขาก็ชอบมัน”
วิธีหนึ่งที่เป็นไปได้ในการแก้ไขปัญหานี้คือการพัฒนา PIC ที่สามารถกำหนดค่าใหม่หรือตั้งโปรแกรมได้เพื่อช่วยชดเชยความแปรปรวนเล็กน้อยระหว่างการผลิต ส่วนประกอบหลักสำหรับ PIC ที่กำหนดค่าใหม่ได้คือวัสดุเกี่ยวกับแสงซึ่งมีดัชนีการหักเหของแสง ซึ่งเป็นปริมาณที่ทำให้แสงผ่านเข้ามาได้ช้าลง โดยสามารถปรับค่าได้ระหว่างสองสถานะหรือมากกว่า
อย่างไรก็ตาม วัสดุออปติคัลแบบสลับได้จำนวนมากที่การวิจัยก่อนหน้านี้ตรวจสอบต้องการการให้ความร้อนอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นจึงต้องใช้แหล่งจ่ายไฟคงที่และระบบที่ซับซ้อนเพื่อควบคุมความร้อนนี้ วัสดุอื่นๆ ประสบปัญหาประสิทธิภาพลดลงเมื่อเปลี่ยนในแง่ของการสูญเสียสัญญาณ
ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบวัสดุที่สามารถสับเปลี่ยนได้ซึ่งพวกเขากล่าวว่าหลีกเลี่ยงความขาดแคลนของงานก่อนหน้านี้ และอาจนำไปสู่ ​​PIC ที่กำหนดค่าใหม่ได้ในทางปฏิบัติ Oded Razวิศวกรไฟฟ้าจากEindhoven University of Technologyในเนเธอร์แลนด์กล่าวว่านี่เป็นวงจรโฟโตนิกที่ตั้งโปรแกรมได้ชุดแรกซึ่งคุณสามารถตั้งโปรแกรมวัสดุโฟโตนิกเองและรีเซ็ตมันได้ และ [มัน] ไม่ต้องการพลังงานเพื่อรักษาสถานะที่ตั้งโปรแกรมไว้” Oded Razวิศวกรไฟฟ้าจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Eindhovenในเนเธอร์แลนด์กล่าว นำงาน
วัสดุที่เป็นปัญหาคือซิลิกอนอสัณฐานเติมไฮโดรเจน ซึ่งปัจจุบันใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางซิลิคอน การวิจัยก่อนหน้านี้เกี่ยวกับปรากฏการณ์ที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ Staebler-Wronski พบว่าแสงหรือความร้อนสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติทางแสงและทางไฟฟ้าของซิลิกอนอสัณฐานที่เติมไฮโดรเจนได้ ในขณะที่การเย็นตัวลงอย่างช้าๆ ในความมืดอาจทำให้คุณสมบัติทางแสงกลับคืนมาได้บางส่วน
ถึงแม้ว่าเอฟเฟกต์ Staebler-Wronski จะไม่พึงปรารถนากับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางซิลิคอน แต่นักวิทยาศาสตร์ให้เหตุผลว่าอาจเป็นประโยชน์ใน PIC ที่กำหนดค่าใหม่ได้ Raz กล่าวว่า “เป็นเรื่องดีที่จะทำให้เกิดผลกระทบที่ถือว่าเป็นความรับผิดชอบในบริบทหนึ่งและพลิกมันกลับมาที่หัวของมันและเปลี่ยนมันให้เป็นประโยชน์อย่างมากในบริบทอื่น” Raz กล่าว
นักวิจัยได้ศึกษาว่าชั้นบาง ๆ ของซิลิกอนอสัณฐานที่เติมไฮโดรเจนเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในการตอบสนองต่อวัฏจักรที่พวกเขาแช่ไว้ในแสงเลเซอร์ใกล้อินฟราเรดเป็นเวลา 100 ชั่วโมงขึ้นไป จากนั้นจึงค่อย ๆ เย็นลงหรืออบอ่อนในที่มืดเป็นเวลาสี่ชั่วโมง พวกเขาพบว่าแสงสามารถเพิ่มดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุได้ 0.3 เปอร์เซ็นต์ ในขณะที่การหลอมกลับการเปลี่ยนแปลงนี้ การเปลี่ยนแปลงที่พวกเขาพบนั้นเกิดจากการที่แสงและความร้อนทำให้วัสดุขยายตัวในปริมาตร

jumboslot

‘การมีวัสดุที่ตั้งโปรแกรมได้จะช่วยให้สร้างต้นแบบได้เร็วขึ้น”
จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ได้สร้างสวิตช์ออปติคัลที่กำหนดค่าใหม่ได้โดยใช้วงแหวนจุลทรรศน์ของซิลิกอนอสัณฐานที่เติมไฮโดรเจน พวกเขาพบว่าพวกเขาสามารถเปลี่ยนดัชนีการหักเหของแสงของอุปกรณ์เหล่านี้ได้โดยไม่สูญเสียการมองเห็นเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ในการทดลองกับเมมเบรนอิสระของซิลิคอนอมอร์ฟัสที่เติมไฮโดรเจน พบว่ามีความเสถียรในระยะยาวกับสถานะที่ตั้งโปรแกรมไว้เหล่านี้ โดยแต่ละสถานะกินเวลาอย่างน้อยหนึ่งเดือน
การวิพากษ์วิจารณ์ที่สำคัญของการค้นพบเหล่านี้มีแนวโน้มว่าในปัจจุบันต้องใช้แสงมากเพียงใดในการเปลี่ยน Raz กล่าว นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงดัชนีการหักเหของแสง 0.3 เปอร์เซ็นต์นั้นน้อยมาก “และการพูดสิ่งนี้ด้วยตัวมันเองสามารถแก้ปัญหาทั้งหมดเกี่ยวกับอุปกรณ์โฟโตนิกส์ได้” เขากล่าวเสริม
อย่างไรก็ตาม Raz ตั้งข้อสังเกตว่ามีการวิจัยมากมายในช่วงทศวรรษ 1980 เกี่ยวกับวิธีการย้อนกลับเอฟเฟกต์ Staebler-Wronski “และเราเชื่อว่าเราสามารถใช้ข้อมูลเชิงลึกทั้งหมดเหล่านี้ในการทำให้เอฟเฟกต์นี้เล็กลงเพื่อทำให้เอฟเฟกต์นี้ใหญ่ขึ้นและตอบสนองเร็วขึ้น .” นอกจากนี้ การวิจัยในอนาคตด้วยวัสดุที่คล้ายคลึงกัน เช่น อะมอร์ฟัส ซิลิคอน เจอร์เมเนียม หรือ อะมอร์ฟัส ซิลิคอน คาร์บอน อาจเผยให้เห็นว่าวัสดุเหล่านี้เปลี่ยนได้ดีกว่าซิลิคอนอสัณฐานที่เติมไฮโดรเจน
หากการวิจัยในอนาคตสามารถเพิ่มความแข็งแกร่งของเอฟเฟกต์การเปลี่ยน การปรับปรุงในผลผลิตก็อาจมีนัยสำคัญเช่นกัน Raz กล่าว ในขณะที่ผลผลิตก่อนหน้านี้ของส่วนประกอบโฟโตนิกที่ค่อนข้างพื้นฐานอาจมีตั้งแต่ 10 เปอร์เซ็นต์ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ วัสดุออปติคัลที่ตั้งโปรแกรมได้สามารถปรับปรุงผลผลิตของอุปกรณ์ดังกล่าวได้ระหว่าง 50 เปอร์เซ็นต์ถึง 80 เปอร์เซ็นต์
การเพิ่มผลผลิตสามารถลดเวลาในการสร้างต้นแบบสำหรับอุปกรณ์โฟโตนิก ปัจจุบันอาจใช้เวลาหกถึงเก้าเดือนในการเปลี่ยนจากแนวคิดไปสู่การสร้าง PIC แต่เนื่องจากความแปรปรวนระหว่างการผลิต ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอาจไม่ตรงตามที่นักวิจัยต้องการ “และคุณจะต้องดำเนินการอีกครั้ง” Raz กล่าว “การมีวัสดุที่ตั้งโปรแกรมได้จะช่วยให้สร้างต้นแบบได้เร็วขึ้น”
ตามหลักการแล้ว Optical Mat erial แบบตั้งโปรแกรมได้อาจนำไปสู่รุ่น photonic ของ field-programmable gate array (FPGA) ซึ่งเป็น IC อิเล็กทรอนิกส์ที่ผู้ใช้สามารถกำหนดค่าใหม่ได้หลังการผลิต ซึ่งอาจช่วยให้เวลาในการสร้างต้นแบบ “ลดลงเหลือ 10 ชั่วโมงหรือสองสัปดาห์ เมื่อเทียบกับหนึ่งปี” Raz กล่าว
นักวิทยาศาสตร์รายละเอียดผลการวิจัยของพวกเขาใน19 เดือนมีนาคม ปัญหาของวารสารวัสดุขั้นสูงออฟติคอล
นับตั้งแต่มีการสร้างฉนวนทอพอโลยีขึ้นครั้งแรกในปี 2550 วัสดุใหม่เหล่านี้ซึ่งเป็นฉนวนที่ด้านในและด้านนอกเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ทำให้นักวิจัยรู้สึกทึ่งในศักยภาพของพวกมันในด้านอิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตาม วัสดุประเภทที่เกี่ยวข้องแต่คลุมเครือมากกว่า—โทโพโลยีโฟโตนิกส์—อาจเข้าถึงการใช้งานจริงก่อน
โทโพโลยีเป็นสาขาหนึ่งของคณิตศาสตร์ที่ศึกษาว่ารูปทรงใดบ้างที่ทนต่อการเสียรูป ตัวอย่างเช่น วัตถุที่มีรูปร่างเหมือนวงแหวนอาจทำให้รูปร่างของเหยือกบิดเบี้ยว โดยที่รูของวงแหวนทำให้เกิดรูที่ด้ามจับของถ้วย แต่ไม่สามารถทำให้เสียรูปเป็นรูปร่างโดยไม่มีรูได้
นักวิจัยได้พัฒนาฉนวนทอพอโลยีโดยใช้ข้อมูลเชิงลึกจากโทโพโลยี อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปตามขอบหรือพื้นผิวของวัสดุเหล่านี้ต้านทานการรบกวนที่อาจขัดขวางการไหลของพวกมัน มากเท่ากับรูในวงแหวนบิดเบี้ยวจะต้านทานการเปลี่ยนแปลงใดๆ
เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ออกแบบโทโพโลยีฉนวนโทโพโลยีซึ่งแสงได้รับการ “ป้องกันทางทอพอโลยี” ในทำนองเดียวกัน วัสดุเหล่านี้มีการแปรผันอย่างสม่ำเสมอในโครงสร้างของพวกเขา ซึ่งทำให้ความยาวคลื่นเฉพาะของแสงไหลไปตามด้านนอกของพวกมันโดยไม่มีการกระเจิงหรือสูญเสีย แม้แต่รอบมุมและความไม่สมบูรณ์
ต่อไปนี้คือศักยภาพการใช้งานที่เป็นไปได้สามประการสำหรับโทโพโลยีโฟโตนิกส์

slot

TOPOLOGICAL LASERSในบรรดาการใช้งานจริงครั้งแรกของวัสดุใหม่เหล่านี้อาจเป็นเลเซอร์ที่รวมการป้องกันทอพอโลยี ตัวอย่างเช่นMercedeh Khajavikhanจาก University of Southern California และเพื่อนร่วมงานของเธอได้พัฒนาเลเซอร์ทอพอโลยีซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าและพิสูจน์แล้วว่าทนทานต่อข้อบกพร่องมากกว่าอุปกรณ์ทั่วไป
เลเซอร์ทอพอโลยีแรกแต่ละจำเป็นต้องใช้เลเซอร์ภายนอกเพื่อกระตุ้นให้พวกเขาไปทำงานที่ จำกัด การใช้งานจริง แต่นักวิทยาศาสตร์ในประเทศสิงคโปร์และประเทศอังกฤษเมื่อเร็ว ๆ นี้การพัฒนาที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าเลเซอร์ทอพอโลยี

This entry was posted in Slot and tagged , , , , , , , , , . Bookmark the permalink.