Científicos inteligentes del Reino Unido crean fibra óptica resistente que podría desbloquear nuestro futuro cuántico
enero 16, 2023
La fibra óptica se ha convertido en la base de la transmisión de datos moderna y se utiliza para todo, desde telecomunicaciones y servicios de Internet hasta aplicaciones gubernamentales y espaciales. Esto se debe a que pueden transmitir grandes cantidades de datos a velocidades más rápidas y en distancias más largas, en comparación con otras tecnologías.
Sin embargo, la estructura de la fibra óptica a veces puede provocar fallas en la red, ya que cualquier cable torcido o doblado puede impedir la transferencia de información. Para solucionar este problema, científicos de la Universidad de Bath en el Reino Unido diseñaron un nuevo tipo de fibra, con el objetivo de mejorar la robustez de estas redes.
Una fibra óptica normal consta de tres elementos: el núcleo, el revestimiento y el revestimiento.
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El núcleo está en el centro y proporciona un camino para que viaje la luz (el medio por el cual se transmiten los datos). La cubierta atrapa la luz dentro del núcleo y controla la dirección en la que viaja, rebotando como si se reflejara en un espejo. Finalmente, el revestimiento funciona como un amortiguador primario y una funda que envuelve toda la estructura.
“Cada vez que se fabrica un cable de fibra óptica, inevitablemente se presentan pequeñas variaciones en la estructura física de la fibra. Cuando se implementa en una red, la fibra también puede torcerse y doblarse”, dijo el estudiante de doctorado en física Nathan Roberts, quien dirigió la investigación.
Estas distorsiones pueden interferir con el camino óptimo de la luz y hacer que la información se degrade a medida que viaja entre el transmisor y el receptor.
“Una forma de contrarrestar estas variaciones y fallas es asegurarse de que el proceso de diseño de la fibra realmente enfatice la robustez. Aquí es donde encontramos útiles las ideas de topología”, agregó Roberts.
La topología es el estudio matemático de las propiedades de los objetos geométricos que permanecen sin cambios a pesar de las deformaciones, giros y estiramientos. Ya se ha aplicado a la física y la investigación de la luz, pero los científicos de Bath son los primeros en utilizarlo en fibra óptica.
Los físicos han creado una fibra que utiliza principios topológicos mediante la adición de múltiples núcleos conductores de luz en la fibra, conectados en espiral entre sí. La luz aún puede viajar entre estos núcleos, pero, gracias al diseño topológico, permanece atrapada en el borde. Estos llamados estados de «borde» están protegidos del desorden en la estructura general.
«Al adoptar fibra óptica con un diseño topológico, los investigadores tendrán las herramientas para anticipar y prevenir los efectos de la degradación de la señal mediante la construcción de sistemas fotónicos intrínsecamente robustos», explicó el coautor del estudio, el Dr. Anton Souslov. .
Actualmente, los investigadores están buscando socios industriales para desarrollar aún más su concepto, que podría beneficiar no solo a las comunicaciones existentes, sino también a las futuras redes cuánticas.
“Hemos demostrado que es posible envolver kilómetros de fibra topológica alrededor de una bobina. Visualizamos una Internet cuántica donde la información se transmitirá de manera sólida a través de los continentes utilizando principios topológicos”, señaló Roberts.
En comparación con las computadoras convencionales, se espera que la tecnología cuántica sea mucho más poderosa cuando se trata de almacenar y procesar información, al tiempo que promete un nivel de seguridad de datos sin igual (hasta ahora), lo que podría cambiar las ofertas para las redes de información.
Sin embargo, los estados cuánticos de luz con información de transferencia pueden verse fácilmente afectados por el entorno, lo que representa un desafío importante. Este estudio podría allanar el camino para el uso del diseño topológico para preservar la información cuántica en las fibras ópticas.
Puedes encontrar la investigación aquí.
