ترفندهای جالب راه حل های جدیدی برای شبکه های کوانتومی ارائه می دهند - دنیای فیزیک

سیستم های نوظهور برای ارتباطات کوانتومی و رمزنگاری بر توانایی انتقال فوتون های منفرد با وفاداری بالا متکی هستند. نشان داده شده است که تابشگرهای تک فوتونی مبتنی بر نقاط کوانتومی خنک‌شده تا دمای برودتی فوتون‌های منفرد غیرقابل تشخیص با روشنایی بالا تولید می‌کنند، اما برای استفاده عملی در شبکه‌های ارتباطی دنیای واقعی، هم منبع تک فوتون و هم مکانیسم خنک‌کننده آن باید در یک استاندارد ادغام شوند. واحد نصب شده روی قفسه

دانشمندان در TU برلین اخیراً نشان داده اند که این یکپارچگی پیچیده را می توان با یک خنک کننده سرمایشی استرلینگ که توسط آرمیتا سان پاور آنها یک بستر آزمایشی plug-and-play برای توزیع کلید کوانتومی ساخته اند که پالس های تک فوتون را در طول موج های مخابراتی ساطع می کند و دستگاه نقطه کوانتومی، کرایو کولر و تمام اجزای نوری مرتبط را در یک ماژول 19 اینچی مستقل ترکیب می کند.Appl. فیزیک کشیش 9 011412).

سایر تکرارهای چنین تابشگرهای نقطه کوانتومی معمولاً به یک سیستم خنک کننده حجیم و پیچیده برای فعال کردن عملکرد در دمای کمتر از حدود 50 کلوین نیاز دارند، اما دانشمندان در TU برلین دریافتند که خنک کننده فشرده استرلینگ قادر است دمای عملیاتی مورد نیاز را بدون ایجاد موارد ناخواسته حفظ کند. ارتعاشات در سیستم این خنک‌کننده‌ها در حال حاضر به‌طور گسترده در ابزارهای علمی که به پس‌زمینه‌ای کم‌نویز نیاز دارند، مانند آشکارسازهای امواج مادون قرمز و امواج رادیویی برای تلسکوپ‌ها و دستگاه‌های تداخل کوانتومی ابررسانا (SQUID) استفاده می‌شوند، در حالی که پیشرفت‌های طراحی اخیر جذابیت آن‌ها را برای کاربردهایی با تقاضای بیشتر افزایش داده است. الزامات.

طراحی Sunpower دارای مکانیزم پیستون آزاد است که از یاتاقان های گاز برای فعال کردن عملکرد بدون اصطکاک استفاده می کند. کلیف فرالیک توضیح می‌دهد: «حرکت پیستون توسط یک کنترل‌کننده الکترونیکی هدایت می‌شود، در حالی که نوسان قطعات متحرک یاتاقان‌های گاز را شارژ می‌کند تا پیستون و جابجایی را قادر می‌سازد تا روی یک لایه گاز معلق بمانند». آرمیتا سان پاور. هیچ روغن کاری استفاده نمی شود، و نیازی به تعمیر و نگهداری نیست، که تضمین می کند این خنک کننده های خنک کننده با مهر و موم هرمتیک طول عمر طولانی و قابل اعتمادی خواهند داشت.

چنین عملکرد بدون تماس، این خنک کننده های پیستون آزاد را به گزینه ای محبوب برای کاربردهایی تبدیل کرده است که به راه حل های خنک کننده مطمئن و قوی نیاز دارند. یکی از نمونه های برجسته دستگاهی بود که برای خنک کردن یک طیف سنج تصویربرداری در مأموریت فضایی RHESSI ناسا طراحی شده بود که در سال 2002 برای مطالعه ذرات پرانرژی منتشر شده در شراره های خورشیدی پرتاب شد. علیرغم طول عمر ماموریت هدف فقط دو سال، خنک کننده سرمای طیف سنج را قادر ساخت تا به مدت 16 سال به گرفتن تصاویر ادامه دهد تا اینکه سرانجام این ابزار در سال 2018 از کار افتاد.

طراحی پیستون آزاد Sunpower همچنین قدرت خنک کنندگی بالاتر و راندمان حرارتی بهتری را نسبت به سایر سرمایش های موجود در بازار ارائه می دهد. یکی از قوی‌ترین مدل‌های مجموعه دستگاه‌های جمع‌وجور این شرکت، کرایوتل GT، گرما را با سرعت 16 وات با توان ورودی 240 وات در حالی که دمای 77 کلوین را حفظ می‌کند، از بین می‌برد و به راندمان خنک‌کننده نزدیک به 20 درصد می‌رسد. حد نظری کارنو علاوه بر این، قدرت ویژه بالای طراحی امکان اندازه کوچک‌تر را با GT با طول 276 میلی‌متر و قطر 83 میلی‌متر و وزن تنها 3 کیلوگرم فراهم می‌کند.

چنین پارامترهای طراحی، کرایو کولر Sunpower را به گزینه ای محبوب برای ابزارهایی که نیاز به دریافت سیگنال های ضعیف دارند تبدیل کرده است. فرالیک می‌گوید: «برای تشخیص چیزی که انرژی بسیار کمی تولید می‌کند، لازم است پس‌زمینه‌ای بسیار سرد ایجاد شود تا سطح نویز به حداقل برسد و نسبت سیگنال به نویز بهبود یابد.» این امر در مورد بسیاری از کاربردهای علمی مانند آشکارسازهای مادون قرمز، SQUID ها، تقویت کننده های کم نویز، ابزار تلسکوپ و ارتباطات در اعماق فضا صدق می کند.

نوآوری های اخیر اکنون جذابیت خنک کننده های سرمای Sunpower را برای طیف وسیعی از کاربردهای جدید، به ویژه در زمینه رو به رشد فناوری کوانتومی، افزایش داده است. این شرکت اخیراً نسخه پریمیوم GT را منتشر کرده است که حداقل دمایی را در حدود 10 کلوین کمتر از نسخه استاندارد ارائه می دهد، در حالی که ظرفیت بار گرمایی قابل استفاده را در دماهای بین 30 تا 50 کلوین افزایش می دهد.

فرالیک می‌گوید: «GT معمولاً دارای حداقل دمای تقریباً 38 کلوین است، در حالی که GTLT جدید می‌تواند قدرت خنک‌کننده معنی‌داری را در دماهای پایین‌تر از 30 کلوین ارائه دهد». GTLT با افزایش عملکرد خنک‌کننده در دماهای پایین‌تر، دامنه کاربردهایی را که می‌توان با فناوری ما برطرف کرد، گسترش می‌دهد.

این شرکت همچنین در تلاش است تا سطح ارتعاشات صادر شده از خنک‌کننده‌های سرمایشی را کاهش دهد، زیرا ارتعاشات بیش از حد ایجاد شده توسط اجزای نوسانی استفاده از خنک‌کننده‌های استرلینگ را در کاربردهای خاص محدود کرده است. همه خنک‌کننده‌های سرمایشی به‌صورت استاندارد دارای یک متعادل‌کننده غیرفعال هستند، در حالی که Sunpower همچنین گزینه لغو لرزش فعال (AVC) را در تمام ابزارهای موجود در محدوده محصولات خود ارائه می‌دهد.

پیشنهاد اولیه AVC شرکت، سطح ارتعاشات صادر شده را تا پنج برابر کاهش داد، در حالی که آخرین نسخه آن - متعادل کننده AVC-GEN2 - بهبود عملکرد دو برابری بیشتری را ارائه می دهد. فرالیک می‌گوید: «این باعث کاهش ده برابری ارتعاشات صادراتی در مقایسه با متعادل‌کننده غیرفعال می‌شود که برای مشتریانی که در حال بررسی برنامه‌های کاربردی در فناوری کوانتومی هستند، یک مزیت مهم است. ترکیب CryoTel GTLT با متعادل کننده فعال AVC-GEN2 راه حل فشرده ای را ارائه می دهد که عملکرد مورد نیاز برای این برنامه ها را ارائه می دهد.

در واقع، سیستم QKD توسعه‌یافته در TU برلین از هر دو این نوآوری‌ها برای بهینه‌سازی عملکرد ساطع‌کننده نقاط کوانتومی استفاده می‌کند و در عین حال لرزش‌های داخل محدوده ماژول کلید در دست را نیز به حداقل می‌رساند. یکی دیگر از مشتریان کلیدی در بخش کوانتومی، شرکت نوپای بریتانیایی Aegiq است که یک منبع تجاری تک فوتونی را توسعه داده است که از خنک‌کننده برودتی فشرده استفاده می‌کند و اطمینان می‌دهد که ماژول آن در یک قفسه 19 اینچی قرار می‌گیرد.

Sunpower به بهبود محصولات و فناوری خود ادامه می دهد، با حرکت مداوم به سمت دماهای سردتر، خنک کننده با ظرفیت بالاتر و سطوح کمتر ارتعاش صادراتی. فرالیک می‌گوید: «برنامه‌های کوانتومی به سرعت در حال رشد هستند و Sunpower بر ارائه پیشرفت‌های فناوری که خواسته‌های مشتریان در این زمینه را برآورده می‌کند متمرکز است.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/cool-tricks-offer-new-solutions-for-quantum-networking/