آیا اسکایرمین‌های نوری کلید ارتباطات بی‌سیم امن آینده هستند؟

پژوهشگران دانشگاه‌های تیانجین و فناوری نانیانگ برای نخستین بار موفق به نمایش آزمایشی اسکایرمین‌هایی شده‌اند که می‌توان آن‌ها را به‌طور فعال بین پیکربندی‌های الکتریکی و مغناطیسی در پالس‌های نوری تراهرتز جابه‌جا کرد. این دستاورد که با استفاده از یک «متاسطح غیرخطی» محقق شده، گامی مهم به سوی ابزارهای قابل کنترل برای رمزگذاری امن اطلاعات و توسعه ارتباطات بی‌سیم نسل آینده محسوب می‌شود.

متاسطح غیرخطی؛ قلب نوآوری

متاسطح‌ها موادی بسیار نازک با الگوهای نانومقیاس هستند که امکان دستکاری نور را به شیوه‌هایی فراهم می‌کنند که در قطعات نوری متعارف ممکن نیست. در این پژوهش، متاسطح غیرخطی مورد استفاده از نانوساختارهای فلزی با آرایش دقیق ساخته شده است. هنگامی که پالس‌های لیزری فمتوثانیه نزدیک به فروسرخ با الگوهای قطبش متفاوت به این متاسطح برخورد می‌کنند، دستگاه پالس‌های تراهرتزی حلقوی متمایزی تولید می‌کند. بسته به نوع قطبش، گردابه نوری حاصل دارای بافت اسکایرمین در حالت الکتریکی یا مغناطیسی خواهد بود.

کاربرد در ارتباطات و رمزگذاری اطلاعات

«یی‌جی شن»، از دانشگاه فناوری نانیانگ، می‌گوید: «نتایج ما مفهوم اسکایرمین‌های قابل‌تعویض در فضای آزاد را به سوی ابزاری قابل‌کنترل برای رمزگذاری مقاوم اطلاعات سوق می‌دهد.» این فناوری می‌تواند الهام‌بخش رویکردهای تاب‌آورتر در ارتباطات بی‌سیم تراهرتزی و پردازش اطلاعات مبتنی بر نور باشد. چنین کنترلی همچنین مسیر را برای طراحی مدارهای نوری که حالت‌های مختلف سیگنال را تولید، سوئیچ و هدایت می‌کنند، هموار می‌سازد.

ارزیابی و تأیید عملکرد

تیم پژوهشی برای ارزیابی سامانه، یک سامانه اندازه‌گیری تراهرتزی فوق‌سریع ساخت که امکان مشاهده پالس نوری را هنگام حرکت در فضا فراهم می‌کرد. آن‌ها پالس را در موقعیت‌ها و زمان‌های متعدد اسکن کردند تا بازسازی کنند میدان الکترومغناطیسی چگونه تحول می‌یابد. این اندازه‌گیری‌ها ویژگی‌های شاخص پالس‌های نوری حلقوی را آشکار و به‌وضوح دو حالت اسکایرمین را از یکدیگر متمایز کرد. سنجش‌های وفاداری نیز، رفتار جابه‌جایی قابل‌اعتماد همراه با خلوص بالای هر حالت را تأیید کردند.

مسیر آینده پژوهش

پژوهشگران قصد دارند این فناوری را برای کاربردهای متمرکز بر ارتباطات بهبود بخشند. کارهای آینده بر ارتقای پایداری بلندمدت، تکرارپذیری و بازدهی، و همچنین کوچک‌تر و مقاوم‌تر کردن سامانه متمرکز خواهد بود. آن‌ها همچنین در پی گسترش این رویکرد فراتر از دو حالت با افزودن وضعیت‌های قابل‌کنترل بیشتر هستند که امکان رمزگذاری پیچیده‌تر و انعطاف‌پذیرتر اطلاعات را فراهم خواهد کرد.

منبع: رکنا

اخبار علم و فناوری