Tagدانشمندان یافتند

دانشمندان به نوع جدیدی از ماده به نام کریستال زمانی دست یافتند

دانشمندان به نوع جدیدی از ماده به نام کریستال زمانی دست یافتند

چندین ماه است که دانشمندان از ساخت کریستال های زمانی (time crystal) سخن می گویند، بلورهایی عجیب که ساختار اتمی آنها نه فقط در بُعد مکان، بلکه در بُعد زمان نیز تکرار می شود و بنابراین بدون دریافت هیچگونه انرژی به مشغولند.

حال این موضوع به صورت رسمی تأیید شد و محققین با جزئیات کامل نحوه ساخت و سنجش این کریستال های منحصر به فرد را تشریح کرده اند. جالب اینکه دو تیم تحقیقاتی جداگانه از دانشگاه های هاروارد و مریلند به صورت همزمان و با استفاده از یک طرح اولیه مشترک، توانسته اند این نوع جدید ماده را بسازند.

بلور زمانی نخستین ماده غیرتعادلی در دست انسان به شمار می رود

این کشف، عصر جدیدی را در علم فیزیک آغاز کرده است. چندین دهه است که برای مطالعه ماده به ویژگی اصلی آن یعنی «تعادل» (equilibrium) تکیه می کنیم. البته پیش بینی شده بود که انواع دیگری از ماده بدون ویژگی تعادل نیز در جهان هستی وجود دارند و کریستال های زمانی نیز یکی از آنها به شمار می رود.

حقیقت این است که در اختیار داشتن نخستین نمونه از ماده غیرتعادلی، درک ما را از جهان پیرامون متحول ساخته و پیشرفت قابل توجهی در فناوری نوین محاسبات کوانتومی حاصل می کند. «نورمن یائو» محقق ارشد این پروژه از دانشگاه برکلی می گوید:

مطمئن باشید کریستال های زمانی نوع جدیدی از ماده هستند، اما نکته مهم این است که با نخستین نمونه از ماده غیرتعادلی روبرو هستیم. چندین دهه است که به کشف مواد تعادلی مانند فلزات و عایق ها مشغولیم. حال می توانیم اکتشاف در عرصه ای کاملاً جدید یعنی ماده غیرتعادلی را آغاز کنیم.

نظریه بلورهای زمانی برای نخستین بار در سال 2012 توسط «فرانک ویلچک» فیزیکدان برجسته و برنده جایزه نوبل مطرح شد. او معتقد بود کریستال های زمانی ساختارهایی هستند که حتی در پایین ترین سطح انرژی یعنی «» (ground state) نیز جنبش دارند.

فرانک ویلچک

معمولاً زمانی که ماده در حالت پایه قرار گیرد، سیستمی موسوم به را تشکیل می دهد، بدین معنا که از نظر تئوری هیچ جنبشی در آن ممکن نیست، چون جنبش مستلزم مصرف انرژی خواهد بود، اما ویلچک پیش بینی کرد این قانون برای کریستال های زمانی صادق نیست.

ساختار اتمی بلورهای معمولی مانند شبکه کربنی الماس، در بُعد فضایی تکرار می شود، اما این بلورها کاملاً بی حرکت هستند، زیرا در حالت پایه به تعادل رسیده اند. از سوی دیگر ساختار بلورهای زمانی نه فقط در مکان، بلکه در زمان نیز تکرار می شود و دائماً حول حالت پایه نوسان دارند.

کریستال های زمانی در حالت پایه و انرژی صفر نیز جنبش دارند

می توانید بلورهای زمانی را شبیه ژله تصور کنید که با ضربه زدن به لرزش در می آید، با این تفاوت که جنبش بلورهای زمانی به صورت دائمی و بدون صرف انرژی صورت می گیرد، یعنی این بلورها در حالت پایه خود نیز جنبش دارند و بنابراین شکل جدیدی از ماده محسوب می شوند: ماده غیرتعادلی که نمی تواند ثابت بایستد.

فرضیه فوق در نوع خود تحسین برانگیز است، اما مهم تر اینکه حالا به این ماده دست پیدا کرده ایم. یائو و تیمش روش دقیقی را برای ساخت و سنجش ویژگی های کریستال زمانی ارائه کرده اند و حتی فازهای مختلف آن را نیز پیش بینی نموده اند، یعنی با نوع جدیدی از فازهای معادل جامد، مایع و گاز برای این ماده نوین روبرو هستیم.

گفتنیست مقاله اصلی یائو و همکارانش را می توانید از دریافت کنید. همچنین مقاله دانشگاه هاروارد در مورد کریستال های زمانی از و مقاله دانشگاه مریلند در همین رابطه را نیز از قابل دریافت هستند.

The post appeared first on .

دانشمندان به نوع جدیدی از ماده به نام کریستال زمانی دست یافتند

دانشمندان به سرعت انتقال داده یک ترابیت بر ثانیه در فیبرهای نوری دست یافتند

دانشمندان به سرعت انتقال داده یک ترابیت بر ثانیه در فیبرهای نوری دست یافتند

چندین سال است که محققین به قابلیت انتقال داده با سرعت ترابیتی در فیبرهای نوری دست یافته اند، اما این دستاوردها هیچگاه به محصولاتی کاربردی بدل نشده، زیرا اگرچه این تکنولوژی می تواند سرعت فوق العاده ای را در مسافت های طولانی ارائه دهد، اما وقتی بار معمول شبکه را وارد آن کنیم، به سادگی از هم می پاشد.

به تازگی در اقدامی مشترک، آزمایشگاه Bell Labs نوکیا، اپراتور Deutsche Telekom و دانشگاه تکنولوژی مونیخ توانسته اند این فناوری را یک گام به سمت کاربرد نهایی نزدیک تر سازند. آنها نشان دادند در آزمایش میدانی با شرایط واقعی از جمله تغییر کانال و سطوح ترافیک، می توان به سرعت 1 ترابیت در ثانیه دست یافت.

راز این موفقیت در نوعی تکنیک مدولاسیون جدید نهفته است که «شکل دهی فلکی احتمالاتی» یا «Probabilistic Constellation Shaping» نام دارد. در این روش به جای استفاده از تمامی نقاط فلکی شبکه به صورت یکنواخت (که «الفبای مخابره» نام دارند) مانند فیبرهای معمول، از نقاطی با دامنه کمتر استفاده می کند، یعنی نقاطی که حساسیت کمتری نسبت به نویز دارند.

ظاهراً این روش 30 درصد عملکرد بیشتری را در انتقال داده ممکن می سازد، زیرا می توان نرخ مخابره را با وضعیت کانال سازگار نمود. این روش به قدری مؤثر بوده که تیم تحقیقاتی مورد بحث تقریباً به حداکثر سرعت اسمی ارتباط فیبری دست یافتند.

البته با همه این تفاسیر، هنوز نباید انتظار استفاده عمومی از خطوط ترابیتی را داشته باشیم، زیرا تفاوت زیادی بین آزمون میدانی و کاربرد تجاری یا همه منظوره وجود دارد، اما این دستاورد در زمان کنونی واقعاً ارزشمند است.

همان طور که می دانید ارتباط موبایلی نسل پنجم یا 5G به سرعت در حال توسعه است و شبکه های مخابراتی برای تأمین افزایش تقاضا به پهنای باند فوق العاده ای نیاز دارند. بنابراین استفاده از فیبرهای نوری با نرخ انتقال 1 ترابیت در ثانیه، می تواند عملکرد بک بون های اینترنت را زیر بار سنگین تضمین نماید.

The post appeared first on .

دانشمندان به سرعت انتقال داده یک ترابیت بر ثانیه در فیبرهای نوری دست یافتند

چندین سال است که محققین به قابلیت انتقال داده با سرعت ترابیتی در فیبرهای نوری دست یافته اند، اما این دستاوردها هیچگاه به محصولاتی کاربردی بدل نشده، زیرا اگرچه این تکنولوژی می تواند سرعت فوق العاده ای را در مسافت های طولانی ارائه دهد، اما وقتی بار معمول شبکه را وارد آن کنیم، به سادگی از هم می پاشد.

به تازگی در اقدامی مشترک، آزمایشگاه Bell Labs نوکیا، اپراتور Deutsche Telekom و دانشگاه تکنولوژی مونیخ توانسته اند این فناوری را یک گام به سمت کاربرد نهایی نزدیک تر سازند. آنها نشان دادند در آزمایش میدانی با شرایط واقعی از جمله تغییر کانال و سطوح ترافیک، می توان به سرعت 1 ترابیت در ثانیه دست یافت.

راز این موفقیت در نوعی تکنیک مدولاسیون جدید نهفته است که «شکل دهی فلکی احتمالاتی» یا «Probabilistic Constellation Shaping» نام دارد. در این روش به جای استفاده از تمامی نقاط فلکی شبکه به صورت یکنواخت (که «الفبای مخابره» نام دارند) مانند فیبرهای معمول، از نقاطی با دامنه کمتر استفاده می کند، یعنی نقاطی که حساسیت کمتری نسبت به نویز دارند.

ظاهراً این روش 30 درصد عملکرد بیشتری را در انتقال داده ممکن می سازد، زیرا می توان نرخ مخابره را با وضعیت کانال سازگار نمود. این روش به قدری مؤثر بوده که تیم تحقیقاتی مورد بحث تقریباً به حداکثر سرعت اسمی ارتباط فیبری دست یافتند.

البته با همه این تفاسیر، هنوز نباید انتظار استفاده عمومی از خطوط ترابیتی را داشته باشیم، زیرا تفاوت زیادی بین آزمون میدانی و کاربرد تجاری یا همه منظوره وجود دارد، اما این دستاورد در زمان کنونی واقعاً ارزشمند است.

همان طور که می دانید ارتباط موبایلی نسل پنجم یا 5G به سرعت در حال توسعه است و شبکه های مخابراتی برای تأمین افزایش تقاضا به پهنای باند فوق العاده ای نیاز دارند. بنابراین استفاده از فیبرهای نوری با نرخ انتقال 1 ترابیت در ثانیه، می تواند عملکرد بک بون های اینترنت را زیر بار سنگین تضمین نماید.

The post appeared first on .

دانشمندان به سرعت انتقال داده یک ترابیت بر ثانیه در فیبرهای نوری دست یافتند