تقوم الكرات الدقيقة بتحويل الموجات الدقيقة إلى ضوء

زوج Microsphere يحول المايكرويف إلى ضوء
يقوم زوج Microsphere بتحويل الموجات الميكروية إلى ضوء - تنتقل الاهتزازات الناتجة عن إشارة ميكروويف (أرجوانية) إلى طبقة سيليكا دقيقة عبر كرة ميكروية مغناطيسية (خضراء) (زرقاء). تعمل هذه الاهتزازات على ضوء الليزر الأحمر الذي يمر عبر الكرة الثانية ، مما يتسبب في تحويل نبضات الميكروويف إلى إشارات ليزر عبر نطاق تردد واسع. يتم تمثيل المجال المغناطيسي المطبق بواسطة H. زد شين وآخرون.

من المرجح أن تعتمد تقنيات الكم المستقبلية على قدرة زوج من الكرات الدقيقة على تحويل إشارات الميكروويف عبر نطاق تردد واسع إلى إشارات ضوئية.

من المحتمل أن تستخدم أنظمة الاتصالات الكمومية في المستقبل الموجات الدقيقة لنقل البيانات داخل وخارج معدات التخزين والمعالجة ، ولكنها ستستخدم الليزر لنقل البيانات من نقطة إلى نقطة داخل شبكة أكبر. الآن ، أظهر الباحثون طريقة محسنة لتحويل الموجات الدقيقة إلى إشارات ضوئية مرئية من خلال الاستفادة من الطريقة التي تسبب بها الموجات الكهرومغناطيسية اهتزازات داخل الكرات الدقيقة.

يتكون قلب محول الطاقة من اثنين من الكرات الدقيقة المتلامسة ، أحدهما حساس لموجات الميكروويف والآخر للإشارات الضوئية. ستوفر النتائج المزيد من الفرص التكنولوجية لأولئك الذين يعملون على أحدث شبكات الاتصالات والكمبيوتر.

الطريقة الأكثر فعالية لتوصيل المعلومات

إن تخزين المعلومات الكمومية أو "الكيوبتات" في هياكل صغيرة فائقة التوصيل في كثير من الأحيان هو هدف العديد من المشاريع البحثية. غالبًا ما تعتمد هذه الأجهزة على التفاعل مع الموجات الدقيقة بدلاً من الضوء المرئي عالي التردد أو الأشعة تحت الحمراء من الليزر لقراءة المعلومات أو كتابتها. قد تحتاج الشبكات الممتدة لهذه الأجهزة إلى تقنية لنقل الإشارات من شكل إلى آخر ، لأن الليزر هو الطريقة الأكثر فاعلية لنقل المعلومات.

حاليًا ، يمكن إجراء هذه التحولات عن طريق معالجة سلوك الضوء في الهياكل الميكانيكية النانوية باستخدام الأجهزة الميكانيكية البصرية. وفقًا لـ Chun-Hua Dong من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين ، فإن المشكلة الرئيسية في مثل هذه الأنظمة هي عدم قابلية التوليف التي تؤدي إلى قدرتها على تحويل الموجات الدقيقة فقط في نطاق تردد محدود.

يقدم هو وزملاؤه الآن حلاً لهذه المشكلة يستفيد من ميل الإشارات الضوئية والميكروويف لإحداث تذبذبات ميكانيكية (اهتزازات) في مجالات صغيرة من المواد المناسبة.

استخدم دونج وزملاؤه أليافًا ضوئية لنسج غلاف من السيليكا بقطر 200 ميكرومتر لإثبات تأثير التحويل. تم إنشاء ترددين مختلفين ، كل منهما يتوافق مع الوضع الاهتزازي الطبيعي للكرة ، داخل هذا المجال الميكروي بواسطة ضغط الإشعاع الناتج عن جزء صغير جدًا من الضوء الممتص بالفعل. ثم قام العلماء جسديًا بملامسة الغلاف الميكروي الأول مع كرة ميكروية ثانية مصنوعة من مادة مغناطيسية. تنتج الموجات الدقيقة التي تركز على هذا المجال الميكروي اهتزازات في العزم المغناطيسي للكرة ، والمعروف باسم المغنونات ، عند وجود مجال مغناطيسي. ثم تسبب هذه الاهتزازات.

استخدم العلماء مصدرًا ثانيًا للميكروويف لزيادة سعة اهتزاز المجال المغناطيسي. تحرر الفوتونات التي تدخل من مصدر التردد العالي بعض الطاقة في شكل اهتزازات (فونونات) وتبقى مع طاقة فوتونات التردد المنخفض حيث أن الفرق بين ترددي الميكروويف يساوي تردد الاهتزاز.

باستخدام مصادر الميكروويف ، أنشأ العلماء اهتزازات في المجال المغناطيسي ، والتي غيرت التذبذبات في المجال البصري وتحكمت في النهاية في اتساع ومرحلة الضوء البصري المنبعث منه.

يتوقع الباحثون أن ترتيبًا مشابهًا يجب أن يتيح التحويل العكسي. أظهرت هذه التجربة أن إشارة الميكروويف تم تحويلها إلى إشارة ضوئية.

يذكر دونغ أن سهولة التبديل بين مجموعة واسعة من ترددات الميكروويف هي ميزة أساسية لهذه التقنية على تقنيات التحويل القديمة. يمكن تغيير قوة المجال المغناطيسي المطبق لتغيير تردد التشغيل. مقارنة بالإجراءات السابقة ، قام الباحثون بتحويل إشارات الميكروويف بترددات بين 4 و 7 جيجاهرتز.

الهدف الرئيسي من بحث دونغ هو تحويل البتات الكمومية الثابتة في الدوائر فائقة التوصيل إلى بتات كمومية "طيران" تحملها الفوتونات في الألياف الضوئية. قد تتطلب تصميمات الكيوبت الثابتة المختلفة ترددات مختلفة للميكروويف ، مما سيعقد الأمور أكثر إذا تطلب كل منها محول طاقة منفصل. ووفقًا له ، فإن أحد الاستخدامات التي تتبادر إلى الذهن هي كجهاز واحد يمكنه ترجمة الإشارات لعدة كيوبتات فائقة التوصيل تعمل على ترددات مختلفة.

وفقًا ليانج جيانج ، مهندس أنظمة الكم في جامعة شيكاغو ، هناك حاجة ملحة لطرق فعالة لنقل المعلومات الكمومية بين الأنماط الميكروية والبصرية لبناء شبكات الكم. كتب المؤلف: "توضح هذه الدراسة أسلوبًا آخر مثيرًا للاهتمام ويحتمل أن يكون ذا قيمة". "كان هناك العديد من التطورات البحثية الواعدة في هذا المجال مؤخرًا."

المصدر: physics.aps.org/articles/v15/192

Günceleme: 11/12/2022 22:01

إعلانات مماثلة

كن أول من يعلق

Yorumunuz