با دستگاه نوری جدید، مهندسان می توانند رنگ نور را به خوبی تنظیم کنند

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

صفحه اصلی > رسانه ها و مطبوعات > با دستگاه نوری جدید، مهندسان می توانند رنگ نور را به خوبی تنظیم کنند

فن شانهویی (اعتبار تصویر: راد سیرسی)

چکیده:
یکی از اولین درس‌هایی که هر دانش‌آموز علوم پایه کلاسی می‌آموزد این است که نور سفید اصلاً سفید نیست، بلکه ترکیبی از فوتون‌های زیادی است، آن قطرات کوچک انرژی که نور را تشکیل می‌دهند، از هر رنگ رنگین کمان - قرمز، نارنجی، زرد. ، سبز، آبی، نیلی، بنفش.

با دستگاه نوری جدید، مهندسان می توانند رنگ نور را به خوبی تنظیم کنند

استانفورد، کالیفرنیا | ارسال شده در 23 آوریل 2021

اکنون، محققان دانشگاه استنفورد یک دستگاه نوری ایجاد کرده‌اند که به مهندسان اجازه می‌دهد فرکانس‌های هر فوتون منفرد را در یک جریان نور تقریباً به هر ترکیبی از رنگ‌ها که می‌خواهند تغییر داده و تنظیم کنند. نتیجه که در 23 آوریل در Nature Communication منتشر شد، یک معماری فوتونیکی جدید است که می‌تواند زمینه‌های مختلف از ارتباطات دیجیتال و هوش مصنوعی را به محاسبات کوانتومی پیشرفته تبدیل کند.

شانهوی فن، استاد مهندسی برق در استنفورد و نویسنده ارشد مقاله گفت: «این ابزار قدرتمند جدید درجه‌ای از کنترل را در دستان مهندس قرار می‌دهد که قبلاً امکان‌پذیر نبود».

اثر برگ شبدر

این سازه از یک سیم کم تلفات برای نور تشکیل شده است که جریانی از فوتون ها را حمل می کند که مانند بسیاری از اتومبیل ها از یک مسیر شلوغ عبور می کنند. سپس فوتون‌ها وارد یک سری حلقه‌ها می‌شوند، مانند رمپ‌های خارج از یک برگ شبدر بزرگراه. هر حلقه دارای یک مدولاتور است که فرکانس فوتون های عبوری را تغییر می دهد - فرکانس هایی که چشمان ما آنها را به عنوان رنگ می بینند. می‌تواند به تعداد مورد نیاز حلقه‌ها وجود داشته باشد و مهندسان می‌توانند تعدیل‌کننده‌ها را به خوبی کنترل کنند تا تبدیل فرکانس مورد نظر را شماره‌گیری کنند.

از جمله کاربردهایی که محققان در نظر دارند شامل شبکه های عصبی نوری برای هوش مصنوعی است که محاسبات عصبی را با استفاده از نور به جای الکترون انجام می دهد. روش‌های موجود که شبکه‌های عصبی نوری را انجام می‌دهند در واقع فرکانس فوتون‌ها را تغییر نمی‌دهند، بلکه فوتون‌های یک فرکانس را تغییر مسیر می‌دهند. به گفته محققان، انجام چنین محاسبات عصبی از طریق دستکاری فرکانس می تواند منجر به دستگاه های بسیار فشرده تر شود.

آویک دات، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه فن و نویسنده دوم مقاله، گفت: «دستگاه ما با ردپایی کوچک و در عین حال انعطاف‌پذیری مهندسی جدید فوق‌العاده‌ای را از روش‌های موجود جدا می‌کند.

دیدن نور

رنگ فوتون با فرکانس طنین انداز فوتون تعیین می شود که به نوبه خود عاملی از طول موج آن است. یک فوتون قرمز فرکانس نسبتا کند و طول موجی در حدود 650 نانومتر دارد. در انتهای دیگر طیف، نور آبی فرکانس بسیار سریع تری با طول موج حدود 450 نانومتر دارد.

یک تبدیل ساده ممکن است شامل تغییر یک فوتون از فرکانس 500 نانومتر به مثلاً 510 نانومتر باشد - یا همانطور که چشم انسان آن را ثبت می کند، تغییر از فیروزه ای به سبز. قدرت معماری تیم استنفورد این است که می تواند این تغییرات ساده را انجام دهد، اما همچنین تغییرات بسیار پیچیده تر را با کنترل دقیق انجام می دهد.

برای توضیح بیشتر، فن نمونه ای از جریان نور ورودی متشکل از 20 درصد فوتون در محدوده 500 نانومتری و 80 درصد در 510 نانومتر را ارائه می دهد. با استفاده از این دستگاه جدید، یک مهندس می‌تواند این نسبت را به 73 درصد در 500 نانومتر و در صورت تمایل به 27 درصد در 510 نانومتر تنظیم کند، همگی با حفظ تعداد کل فوتون‌ها. یا این نسبت می تواند 37 و 63 درصد باشد. این توانایی تنظیم نسبت چیزی است که این دستگاه را جدید و امیدوارکننده می کند. علاوه بر این، در دنیای کوانتومی، یک فوتون می تواند چندین رنگ داشته باشد. در آن شرایط، دستگاه جدید در واقع امکان تغییر نسبت رنگ های مختلف را برای یک فوتون واحد فراهم می کند.

سیذارت بودیراجو، که دانشجوی فارغ التحصیل در آزمایشگاه فن در طول این تحقیق بود و اولین نویسنده مقاله است و اکنون در واقعیت فیس بوک کار می کند، گفت: «ما می گوییم این دستگاه امکان تغییر «خودسرانه» را فراهم می کند، اما این به معنای «تصادفی» نیست. آزمایشگاه ها در عوض، منظور ما این است که می‌توانیم به هر تبدیل خطی مورد نیاز مهندس دست یابیم. در اینجا مقدار زیادی کنترل مهندسی وجود دارد."

"این بسیار همه کاره است. مهندس می‌تواند فرکانس‌ها و نسبت‌ها را بسیار دقیق کنترل کند و طیف گسترده‌ای از تبدیل‌ها امکان‌پذیر است.» «این قدرت جدیدی را در دستان مهندس قرار می دهد. نحوه استفاده آنها به آنها بستگی دارد.»

###

نویسندگان دیگر عبارتند از Momchil Minkov، محققین فوق دکترا، که اکنون در Flexcompute، و Ian AD Williamson، اکنون در Google X است.

این تحقیق توسط دفتر تحقیقات علمی نیروی هوایی ایالات متحده پشتیبانی شده است.

####

برای اطلاعات بیشتر، لطفا کلیک کنید اینجا کلیک نمایید

تماس با ما:
تام آبیت
650-736-2245

@stanford

حق چاپ © دانشگاه استنفورد

اگر نظری دارید بفرمایید تماس با ما ما.

مسئولیت صحت محتوا به عهده صادرکنندگان انتشارات خبری است، نه موج هفتم، شرکت یا نانوتکنولوژی اکنون.

نشانک: