Названы лауреаты Нобелевской премии по физике за 2016 год


Нобелевскую премию по физике за 2016 год получили Дэвид Таулес, Дункан Холдейн и Джон Майкл Костерлиц.
Нобелевскую премию по физике за 2016 год получили Дэвид Таулес, Дункан Холдейн и Джон Майкл Костерлиц.

Лауреатами Нобелевской премии по физике в 2016 году стали Дункан Холдейн (Frederick Duncan Michael Haldane), Дэвид Таулес (David James Thouless) и Джон Майкл Костерлиц (John Michael Kosterlitz) за «теоретическое открытие топологических фазовых переходов и топологических фаз вещества». (далее…)

Транстихоокеанская научная сеть стала быстрее


Международная транстихоокеанская научная сеть SXTransPORT
Международная транстихоокеанская научная сеть SXTransPORT.

Австралийский провайдер интернет-сервисов для учебных и научных целей AARNet и бермудский оператор транстихоокеанских телекоммуникационных кабелей Southern Cross Cable Network объявили, что завершили апгрейд транстихоокеанской научной сети SXTransPORT и теперь её пропускная способность составляет 100 гигабит (вместо прежних 40).

SXTransPORT связывает Австралию и Новую Зеландию с Северной Америкой двумя мощными оптоволоконными кабелями, включая тем самым академические и исследовательские сообщества этих стран в международную научную сеть и позволяя учёным оперативно обмениваться данными. Поскольку кабели проходят через Гавайи, SXTransPORT также соединяет с миром два важнейших астрономических центра — обсерваторию Мауна-Кеа на Гавайях и международную обсерваторию Халикала на острове Мауи. Кроме того, AARNet и Southern Cross Cable Network в содружестве с новозеландской научной сетью REANNZ обеспечивают широкополосным подключением к мировой научной сети образовательные и научные учреждения островных стран Тихоокеанского региона: Фиджи, Тонга, Маршалловых островов, а также островов Гуам и Таити. Последнее время проходящий по сети трафик существенно возрос, так как научные исследования порождают огромное и всё увеличивающееся количество данных. Этим обстоятельством и была вызвана необходимость апгрейда.

Устройства беспроводной связи можно питать по оптоволоконным линиям


Зависимость переданной мощности и коэффициента передачи по мощности от полной мощности.
Графики зависимостей переданной мощности и коэффициента передачи по мощности от полной мощности, поданной в оптическую линию.

Исследователи из Токийского университета электрокоммуникаций (電気通信大学, University of Electro-Communications) сообщают, что смогли подать 60 ватт мощности в оптоволоконную линию длиной 300 метров и продемонстрировали возможность питать различные передающие устройства через оптоволоконные линии с двухслойным вторичным защитным покрытием. Результаты исследований опубликованы в журнале Optics Letters.

Ускоряющаяся информатизация предъявляет всё быстрее растущие требования передаче данных устройствам, которые затем передают их далее по беспроводным каналам связи. Возможность питать эти устройства энергией по тем же оптоволоконным линиям, по которым передаётся информация, позволила бы значительно улучшить и упростить инфраструктуру. (далее…)

Создано оптоволокно с рекордным диапазоном прозрачности


Суперконтинуум
Фотонно-кристаллическое оптическое волокно генерирует суперконтинуум — свет со сверхшироким спектром в диапазоне от глубокого ультрафиолетового до среднего инфракрасного диапазона.

Сотрудники Института физики света общества Макса Планка создали оптическое волокно с уникальными свойствами. Диапазон длин волн, в котором оптоволокно способно передавать свет, простирается от ультрафиолетового до среднего инфракрасного и является самым широким, достигнутым на данный момент. Кроме того, созданное волокно, благодаря возникновению в нём суперконтинуума, преобразует инфракрасный свет в широкополосное излучение с относительно равномерной амплитудой во всём диапазоне.

В то время как обычное оптическое волокно имеет несколько окон прозрачности в инфракрасной области спектра, кристаллическое оптоволокно на основе кварца прозрачно в широком диапазоне — от фиолетового света с длиной волны 380 нм до ближнего инфракрасного диапазона (2500 нм). Однако попытки расширить диапазон в сторону коротких длин волн к успеху пока не привели: при облучении ультрафиолетом оптическое волокно, полученное методом плавления кварца, быстро начинает искажать цвета, проявляя эффект соляризации. (далее…)

Синапсы из оптоволокна позволяют воспроизвести структуру мозга


Халькогеновое стекло
Образцы стекла из халькогенидов.

Воспользовавшись особыми свойствами аморфного сплава на основе халькогенидов, исследователи из Сингапура и Великобритании создали полностью оптическую действующую модель нейрона. Управляя прозрачностью участков металл-сульфидного оптоволокна с помощью света, они добились функциональности, повторяющей механизм распространения сигналов в аксонах и синапсах. В своей работе учёные показали, что оптические аналоги нейронов демонстрируют функциональность, аналогичную работе мозга.

Сотрудники Центра прорывных фотонных технологий (Centre for Disruptive Photonic Technologies) Наньянского технологического университета (Сингапур) и Исследовательского центра оптоэлектроники (Optoelectronics Research Centre) Саутгемптонского университета (Великобритания) предприняли попытку смоделировать передачу информации в нейронах исключительно оптическим методом. В своём исследовании они воспользовались аморфными сплавами на основе халькогенидов — соединений элементов 16-й группы Периодической системы элементов, которые обладают замечательной особенностью: их оптические свойства могут быть временно или постоянно изменены с помощью света. Это даёт возможность обеспечить условия распространения оптических сигналов, сходные с теми, которые имеют место в мозге. (далее…)

Физики добились взаимодействия света и звука в нановолокне


Звук и свет в одном проводнике
Звуковая (сверху) и электромагнитная (снизу) волна в нанопроводнике.

Новый способ взаимодействия звука и света продемонстрировали бельгийские физики. Найдя способ удержания звуковой волны в сверхтонком кремниевом волокне, они наблюдали эффект интенсивного взаимодействия между звуковой и электромагнитной волнами. Это открытие проливает свет на принципы взаимодействия между светом и звуком в нанометровых масштабах и может найти применение в массовых кремниевых фотонных микропроцессорах для управления оптическими сигналами.

Исследователи из Группы исследования фотоники Гентского университета и микро- и наноэлектронного научного центра ИМЕК (IMEC, Interuniversity Microelectronics Centre) из Лёвена в своей работе наблюдали новый тип взаимодействия между светом и веществом. Они смогли заключить в кремниевое оптоволокно не только световой поток, но и звуковую волну. Принципы удержания электромагнитной и звуковой волн различны: в то время как свет удерживается благодаря полному внутреннему отражению, звуковая волна остаётся в волокне из-за того, что волокно расположено на подставке специальной формы. Таким образом, удалось впервые в мире заключить как свет, так и звук в едином волноводе нанометровых масштабов. (далее…)

Движется ли Интернет к деглобализации?


Карта Интернета
Частичная карта Интернета, демонстрирующая связи между компьютерами.

Дискуссия о принципах управления Интернетом, которая активно ведётся на протяжении последнего года, недавно была дополнена новыми заявлениями. Анализируя текущие тенденции в развитии инфраструктуры Сети и управления доменными именами, редакция сайта «XX2 ВЕК» допускает, что механизма противодействия центробежным силам может не найтись.

Противостояние в вопросе управления Всемирной сетью заключается в различных взглядах на то, кто должен принимать ключевые решения, влияющие на развитие и будущее Интернета. Правительства Соединённых Штатов Америки и других западных держав поддерживают модель управления с многосторонним участием, в которой координация развития Интернета осуществляется коллективно с участием представителей технологий, бизнеса и общественно-политических объединений. С другой стороны, Россия, Китай и ряд других стран высказываются в пользу управления Интернетом через Организацию Объединённых Наций под эгидой Международного союза электросвязи. Вариант с участием МСЭ предоставил бы правительствам государств контроль над Интернетом по принципу «одна страна — один голос». (далее…)

Прокладка арктического оптоволоконного кабеля отложена на год


Даг Каннингэм
Даг Каннингэм демонстрирует подводный кабель.

Начало работ по укладке через Северный морской путь подводного кабеля, который соединит Японию и Великобританию, вновь отложено. Согласно новому плану, работы начнутся в начале 2016 года и завершатся к его концу. Проект канадской компании Arctic Fibre призван ускорить интернет-сообщение между Европой и Восточной Азией, а также обеспечить быструю и дешёвую связь для жителей Аляски и севера Канады.

Согласно плану проекта Arctic Fibre, оптоволоконный канал должен соединить Британские острова и Японию. Конечными точками являются городок Хайбридж в графстве Сомерсет, Великобритания, и прибрежный посёлок Адзигаура в провинции Ибараки, расположенный в сотне километров от Токио. Благодаря тому, что кабель минует североамериканский континент, запаздывание сигнала составит лишь 154 миллисекунды — на 24 мс меньше, чем у самого быстрого на сегодняшний день интернет-соединения между Великобританией и Японией.

Подобный выигрыш может показаться незначительным, однако он является важным конкурентным преимуществом для компаний, занимающихся биржевой торговлей. Глава Arctic Fibre Даг Каннингэм (Doug Cunningham) рассчитывает, что телекоммуникационные компании Азии, Европы и Северной Америки профинансируют две трети стоимости проекта, которая составляет 850 млн долларов США. (далее…)

В Саранске готовится к открытию первое в России предприятие по выпуску оптоволокна


Строительство завода
Строительство завода по производству оптоволокна в Саранске.

В столице Мордовии вышло на финальную стадию строительство завода по производству оптоволокна, — сообщает республиканская газета «Вечерний Саранск». 4 декабря на предприятии начался монтаж оборудования. Проект стартовал два года назад, в декабре 2012 года. Завод должен быть запущен к Новому году.

Саранское производство должно стать первым в России предприятием, выпускающим оптоволоконный кабель по полному циклу. Все действующие в настоящее время в стране заводы по выпуску кабеля закупают волокно за рубежом. Новый завод должен стать одним из звеньев создаваемой в России программы импортозамещения. (далее…)

Автоматизирован процесс создания устройств коммутации оптических потоков


Оптическое звено
Кремниевая пластина, созданная в Стэнфордском университете, является важным шагом для использования световых каналов передачи данных внутри компьютера.

Значительный шаг к созданию оптических компьютеров сделан инженерами из Стэнфордского университета, Калифорния. Они разработали алгоритм, позволяющий проектировать, выпускать и тестировать устройства разделения световых потоков с разными характеристиками. В своей работе, опубликованной на днях в Scientific Reports, они продемонстрировали подобное устройство, названное оптическим звеном (optical link).

Оптическое звено представляет собой крохотную пластину из кремния, на которой вытравлен рисунок, похожий на штрих-код. Когда поток света падает на пластину, два луча с разными длинами волн расщепляются под прямыми углами к источнику. (далее…)

Возникновение сильной связи между двумя фотонами в оптоволокне


Схема экспериментальной установки
Схема экспериментальной установки. Если падающий свет поляризован вертикально (V), он не взаимодействует с колебаниями резонатора, и свет проходит через резонатор без изменений. Если же свет поляризован горизонтально (H), то в случае одновременного поступления двух фотонов они выходят из резонатора со сдвигом фазы на величину π.

Физики из Института атомной и субатомной физики Венского технического университета продемонстрировали взаимодействие пары фотонов. Ранее взаимодействие между фотонами наблюдалось только для интенсивного излучения.

Фотоны, представляющие собой кванты электромагнитного излучения, как правило, не взаимодействуют между собой. Взаимодействие возможно при рождении пары частица—античастица или в оптической среде, когда одни фотоны воздействуют на свойства среды, а та, в свою очередь, влияет на другие фотоны. Однако этот эффект возможен лишь при высокой интенсивности светового потока, для огромного числа фотонов. (далее…)

Рекорд пропускной способности оптоволокна улучшен в 20 раз


Схема волновода
Вместо одного канала передачи данных учёным удалось организовать в оптоволокне 21.

Сотрудники Технического университета Эйндховена из Нидерландов и Университета Центральной Флориды, США, продемонстрировали разработанное ими оптоволокно с рекордной пропускной способностью. Показанная пиковая производительность 255 терабит в секунду более чем в  20 раз лучше современных значений.

Увеличить пропускную способность удалось, прежде всего, за счёт использования семи физических каналов вместо одного. Помимо этого, мультиплексирование каналов дало ещё трёхкратный прирост, что в итоге обеспечило пиковую пропускную способность в 5,1 Тбит/с на носитель (номинальная составила 4 Тбита/c). Значение в 255 Тбит/с достигается путём традиционного для оптоволоконной технологии разделения окна прозрачности на 50 частотных каналов. (далее…)

Переключение сигнала в оптоволокне возможно осуществлять всего несколькими фотонами с частотой в сотни гигагерц


Схема переключателя
Схема быстрого переключения сигнала: непрерывный лазерный пучок (CW) соединяется с со слабым непрерывным или пульсирующим сигналом, запущенным в неоднородное волокно.

Результатом почти четырёхлетних исследований в Калифорнийском университете в Сан-Диего стало создание фотонного коммутатора, превосходящего по быстродействию известные аналоги более чем на порядок.

Коммутация на столь высоких скоростях стала возможной благодаря успехам в области контроля интенсивных лучей всего несколькими фотонами, а также конструирования оптического волокна с молекулярным уровнем точности.

Стоян Радич (Stojan Radic) с коллегами показали, что нарушения структуры сердцевины волокна в нанометровых масштабах приводят к росту взаимодействий между фотонами. Силой взаимодействия можно управлять, тщательно конструируя волокна разной длины и сращивая их вместе. Точные измерения позволили авторам создать библиотеку наносигнатур волокна и определить профиль флуктуаций, который обеспечивает максимальное поглощение фотонной накачки. Затем они смогли оценить минимальное количество фотонов в управляющем импульсе, возможное в данном волокне. Взаимодействия между фотонами удалось усилить до такой степени, что для переключения сигнального пучка мощностью порядка нескольких ватт оказалось необходимым всего три фотона. Частота переключений при этом превысила 500 ГГц. (далее…)