Les fibres optiques sont devenues le fondement de la transmission de données moderne, utilisées pour tout, des télécommunications et des services Internet aux applications gouvernementales et spatiales. En effet, ils sont capables de transmettre de plus grandes quantités de données à des vitesses plus rapides et sur de plus longues distances, par rapport aux autres technologies.
Cependant, la structure des fibres optiques peut parfois entraîner des pannes de réseau, car tout câble tordu ou plié peut entraver le transfert d’informations. Pour résoudre ce problème, des scientifiques de l’Université de Bath au Royaume-Uni ont conçu un nouveau type de fibre, visant à améliorer la robustesse de ces réseaux.
Une fibre optique régulière se compose de trois éléments : le cœur, la gaine et le revêtement.
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Le noyau est au centre et fournit une voie à la lumière (le moyen par lequel les données sont transmises) pour voyager. La gaine retient la lumière à l’intérieur du noyau et contrôle la direction dans laquelle elle se déplace, rebondissant comme si elle se reflétait sur un miroir. Enfin, le revêtement fonctionne comme tampon primaire et une gaine enveloppe toute la structure.
« Chaque fois que vous fabriquez un câble à fibre optique, de petites variations dans la structure physique de la fibre sont inévitablement présentes. Lorsqu’elle est déployée dans un réseau, la fibre peut également se tordre et se plier », a déclaré Nathan Roberts, doctorant en physique, qui a dirigé la recherche. m’a dit.
Ces distorsions peuvent entraver le cheminement optimal de la lumière et entraîner une dégradation des informations lorsqu’elles se déplacent entre l’émetteur et le récepteur.
« Une façon de contrer ces variations et ces défauts est de s’assurer que le processus de conception de la fibre met vraiment l’accent sur la robustesse. C’est là que nous avons trouvé les idées de topologie utiles », a ajouté Roberts.
La topologie est l’étude mathématique des propriétés des objets géométriques qui restent inchangées malgré les déformations, les torsions et les étirements. Elle a déjà été appliquée à la physique et à la recherche sur la lumière, mais les scientifiques de Bath sont les premiers à l’utiliser dans les fibres optiques.
Les physiciens ont créé une fibre qui utilise des principes topologiques en ajoutant plusieurs noyaux conducteurs de lumière dans la fibre, reliés entre eux en spirale. La lumière peut toujours voyager entre ces noyaux, mais, grâce à la conception topologique, elle reste piégée dans le bord. Ces états dits “de bord” sont à l’abri du désordre dans la structure globale.
“En adoptant des fibres optiques avec une conception topologique, les chercheurs disposeront des outils nécessaires pour anticiper et prévenir les effets de dégradation du signal en construisant des systèmes photoniques intrinsèquement robustes”, a déclaré le Dr Anton Souslov, co-auteur du étudiera expliqué.
Actuellement, les chercheurs recherchent des partenaires industriels pour développer davantage leur concept, qui pourrait profiter non seulement aux communications existantes, mais également aux futurs réseaux quantiques.
« Nous avons montré qu’il est possible d’enrouler des kilomètres de fibre topologique autour d’une bobine. Nous envisageons un Internet quantique où les informations seront transmises de manière robuste à travers les continents en utilisant des principes topologiques », a noté Roberts.
Par rapport aux ordinateurs conventionnels, la technologie quantique devrait être beaucoup plus puissante lorsqu’il s’agit de stocker et de traiter des informations, tout en promettant un niveau de sécurité des données inégalé (jusqu’à présent), ce qui pourrait changer la donne pour les réseaux d’information.
Cependant, les états quantiques de la lumière avec des informations de transfert peuvent être facilement affectés par l’environnement, ce qui représente un défi important. Cette étude pourrait ouvrir la voie à l’utilisation de la conception topologique pour préserver l’information quantique dans les fibres optiques.
Vous pouvez trouver la recherche ici.
