Page Nav

GRID_STYLE

Efek

TRUE

Classic Header

{fbt_classic_header}

Son Dakika:

latest

5G İletişimi ve Kuantum Bilgi İşleme için Yüksek Frekanslarda Bulunan Topolojik Olaylar

  5G İletişimi ve Kuantum Bilgi İşleme için Yüksek Frekanslarda Bulunan Topolojik Olaylar   Mikrodalga mikroskobu kullanılarak görüntülenen...


 
5G İletişimi ve Kuantum Bilgi İşleme için Yüksek Frekanslarda Bulunan Topolojik Olaylar
  Mikrodalga mikroskobu kullanılarak görüntülenen mükemmel bir şekilde iletilen topolojik akustik dalganın şeması. Pennsylvania Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından yürütülen yeni bir çalışma, teknolojik olarak ilgili yüksek frekanslarda bir akustik sistemdeki topolojik kontrol yeteneklerini tanımlıyor, 5G iletişimi ve kuantum bilgi işleme için çıkarımlarla çalışıyor. Kredi bilgileri: Qicheng Zhang

Pennsylvania Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından yürütülen işbirlikçi yeni bir çalışma, akustik bir sistemdeki topolojik kontrol yeteneklerini, 5G iletişimi ve kuantum bilgi işleme gibi uygulamalar için çıkarımlarla birlikte gösteriyor.

Nature Electronics'te yayınlanan yeni araştırma , teknolojik olarak ilgili frekanslarda entegre bir akustik-elektronik sistemdeki topolojik kontrol yeteneklerini açıklıyor. Bu çalışma, 5G iletişimi ve kuantum bilgi işleme dahil olmak üzere potansiyel uygulamalarla yüksek frekanslı ses dalgaları kullanan cihazlarda topolojik özellikler hakkında ek araştırmaların önünü açıyor. Çalışma, Bo Zhen ve Pekin Posta ve Telekomünikasyon Üniversitesi ve Austin'deki Teksas Üniversitesi'nden meslektaşları ile işbirliği içinde, Pennsylvania Üniversitesi'ndeki Charlie Johnson'ın laboratuvarında doktora sonrası doktora yapan Qicheng (Scott) Zhang tarafından yönetildi.

Bu araştırma, Penn'den Charlie Kane ve Eugene Mele tarafından geliştirilen teorik bir çerçeve olan topolojik malzemeler alanındaki kavramlara dayanmaktadır. Bu tür malzemeye bir örnek, içeride elektrik yalıtkanı görevi gören ancak elektriği ileten bir yüzeye sahip olan topolojik bir yalıtkandır. Topolojik olayların, elektrik yerine ışık veya ses dalgaları kullananlar da dahil olmak üzere çok çeşitli malzemelerde meydana geldiği varsayılmaktadır.

Bu çalışmada Zhang, topolojik fononik kristalleri, akustik dalgaları kullanan metamalzemeleri veya fononları incelemekle ilgilendi. Bu kristallerde, topolojik özelliklerin megahertz aralığında düşük frekanslarda var olduğu bilinmektedir, ancak Zhang, bu frekansların 5G gibi telekomünikasyon uygulamaları için önemi nedeniyle, gigahertz aralığında daha yüksek frekanslarda da topolojik olayların meydana gelip gelmeyeceğini görmek istedi.

Bu karmaşık sistemi incelemek için araştırmacılar, teori, simülasyon, nanofabrikasyon ve deneysel ölçümler arasında en son metodolojileri ve uzmanlığı birleştirdiler.  İlk olarak, ışık dalgalarında topolojik özellikleri inceleme konusunda uzmanlığa sahip Zhen laboratuvarındaki araştırmacılar, üretilecek en iyi cihaz türlerini belirlemek için simülasyonlar gerçekleştirdi. Ardından, simülasyonların sonuçlarına dayanarak ve Penn'in Singh Nanoteknoloji Merkezi'ndeki yüksek hassasiyetli araçları kullanarak, araştırmacılar nano ölçekli devreleri alüminyum nitrür membranlar üzerine kazıdılar. Bu cihazlar daha sonra, akustik dalgaların inanılmaz derecede küçük ölçeklerde yüksek çözünürlüklü görüntülerini yakalayan bir yöntem olan mikrodalga empedans mikroskobu için UT Austin'deki Keji Lai laboratuvarına gönderildi.

Lai, "Bundan önce, insanlar bu materyallerde neler olup bittiğini görmek istiyorlarsa, genellikle ulusal bir laboratuvara gitmeleri ve X-ışınları kullanmaları gerekir" diyor. “Çok sıkıcı, zaman alıcı ve pahalı. Ama benim laboratuvarımda bu sadece bir masa üstü kurulumu ve bir numuneyi yaklaşık 10 dakikada ölçüyoruz ve hassasiyet ve çözünürlük eskisinden daha iyi."

Bu çalışmanın temel bulgusu, topolojik olayların aslında daha yüksek frekans aralıklarında meydana geldiğini gösteren deneysel kanıttır. Zhang, "Bu çalışma, topoloji kavramını gigahertz akustik dalgalarına getiriyor" diyor. "Bu ilginç fiziğe faydalı bir aralıkta sahip olabileceğimizi gösterdik ve şimdi daha ilginç araştırmalar için platform oluşturabiliriz."

Johnson, bir başka önemli sonucun da, bu özelliklerin cihazın atomik yapısına yerleştirilebileceği ve böylece malzemenin farklı alanlarının sinyalleri benzersiz şekillerde yayabileceği, teorisyenlerin öngördüğü ancak deneysel olarak görmenin "şaşırtıcı" olduğunu söylüyor. “Bunun da kendi önemli sonuçları var: Bu topolojik etkiye sahip olmayan sıradan sistemlerde keskin bir iz boyunca bir dalga taşırken, her keskin dönüşte güç gibi bir şey kaybedeceksiniz, ancak bu durumda yapmadığınız sistem” diyor.

Genel olarak, araştırmacılar bu çalışmanın hem temel fizik araştırmalarında hem de yeni cihazlar ve teknolojiler geliştirmede ilerleme için kritik bir başlangıç ​​noktası sağladığını söylüyorlar. Yakın vadede, araştırmacılar, daha kullanıcı dostu hale getirmek için cihazlarını değiştirmek ve kuantum bilgi işleme gibi uygulamalar için kullanılan frekanslar da dahil olmak üzere daha yüksek frekanslarda performansını artırmakla ilgileniyorlar.

Johnson, "Teknolojik sonuçlar açısından, bu, 5G veya ötesi için araç kutusuna girebilecek bir şey" diyor. "Üzerinde çalıştığımız temel teknoloji zaten telefonunuzda, yani topolojik titreşimlerle ilgili soru, 5G'nin özelliği olan bu daha yüksek frekans aralıklarında yararlı bir şeyler yapmanın bir yolunu bulup bulamayacağımız."

Referans: Qicheng Zhang, Daehun Lee, Lu Zheng, Xuejian Ma, Shawn I. Meyer, Li He, Han Ye, Ze Gong, Bo Zhen, Keji Lai ve AT Charlie Johnson tarafından “Nanoelektromekanik fononik kristallerde Gigahertz topolojik vadi Hall etkisi”, 28 Mart 2022, Doğa Elektronik .
DOI: 10.1038/s41928-022-00732-y

Finansman: Ulusal Bilim Vakfı, Ulusal Bilim Vakfı, Ulusal Bilim Vakfı, Ulusal Bilim Vakfı, Welch Vakfı, ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı, ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı

Hiç yorum yok