.Caltech’s New Optical Switch Could Lead to Ultrafast Signal Processing
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.Caltech’s New Optical Switch Could Lead to Ultrafast Signal Processing
Caltech의 새로운 광 스위치로 초고속 신호 처리 가능
주제:캘리포니아 공과대학전기 공학포토닉스 캘리포니아 공과대학(CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY ) 작성 : 2022년 8월 10일 에너지를 기반으로 광 펄스를 분할하는 광 스위치 에너지에 따라 광 펄스를 분할하는 광 스위치에 대한 예술가의 그림. 출처: Y. Wang, N. Thu, S. Zhou
-캘리포니아 공과대학(Caltech)의 엔지니어들은 전자 부품이 아닌 광학 부품을 사용하여 컴퓨팅의 가장 기본적인 부품 중 하나인 스위치를 개발했습니다. 이 개발은 초고속 전광 신호 처리 및 컴퓨팅을 달성하려는 노력에 도움이 될 수 있습니다. 전기 신호가 아닌 빛의 펄스를 사용함으로써 광학 장치는 전기 장치보다 훨씬 빠르게 신호를 전송할 수 있습니다. 그렇기 때문에 최신 장치는 종종 광학 장치를 사용하여 데이터를 전송합니다. 예를 들어, 광섬유 케이블은 기존 이더넷 케이블보다 훨씬 빠른 인터넷 속도를 제공합니다.
더 많은 일을 더 빠른 속도로 더 적은 전력으로 수행함으로써 광학 분야는 컴퓨팅에 혁명을 일으킬 잠재력이 있습니다. 그러나 오늘날 광학 기반 시스템의 주요 한계 중 하나는 특정 시점에서 데이터를 효율적으로 처리하기 위해 전자 기반 트랜지스터가 여전히 필요하다는 것입니다. 이제 Caltech의 전기 공학 및 응용 물리학 조교수인 Alireza Marandi가 이끄는 엔지니어 팀이 광학 비선형성(자세한 내용은 나중에 설명)의 힘을 사용하여 전광 스위치를 만들었습니다. 이러한 스위치는 결국 광자를 사용하여 데이터 처리를 가능하게 할 수 있습니다. 연구 결과는 네이처 포토닉스( Nature Photonics ) 저널에 7월 28일 게재됐다 .
스위치는 컴퓨터의 가장 간단한 구성 요소 중 하나입니다. 신호가 스위치로 들어오고 특정 조건에 따라 스위치는 신호를 앞으로 이동하거나 중지합니다. 그 on/off 속성은 논리 게이트와 이진 계산의 기초이며 디지털 트랜지스터가 달성하도록 설계된 것입니다. 그러나 이 새로운 돌파구까지 빛으로 동일한 기능을 달성하는 것은 어려운 것으로 판명되었습니다. 서로의 흐름에 강한 영향을 주어 "전환"을 일으킬 수 있는 트랜지스터의 전자와 달리 광자는 일반적으로 서로 쉽게 상호 작용하지 않습니다. Marandi의 팀이 사용한 재료와 사용 방식이라는 두 가지 요소가 획기적인 발전을 가능하게 했습니다.
첫째, 그들은 니오븀, 리튬 및 산소의 조합인 니오브산 리튬으로 알려진 결정 물질을 선택했습니다. 이 물질은 자연에서 발생하지 않지만 지난 50년 동안 광학 분야에서 필수적인 것으로 입증되었습니다. 물질은 본질적으로 비선형입니다. 원자가 결정에 배열되는 특별한 방식 때문에 출력으로 생성하는 광학 신호는 입력 신호에 비례하지 않습니다. 리튬 니오베이트 결정은 수십 년 동안 광학 분야에서 사용되어 왔지만 최근에는 나노 제조 기술의 발전으로 Marandi와 그의 팀이 작은 공간에 빛을 가둘 수 있는 리튬 니오베이트 기반 통합 광자 장치를 만들 수 있었습니다.
공간이 작을수록 동일한 양의 전력으로 빛의 강도가 커집니다. 결과적으로 그러한 광학 시스템을 통해 정보를 전달하는 빛의 펄스는 그렇지 않은 경우보다 더 강력한 비선형 응답을 제공할 수 있습니다. Marandi와 그의 동료들도 빛을 일시적 으로 제한했습니다 . 본질적으로 그들은 광 펄스의 지속 시간을 줄이고 장치를 통해 전파될 때 펄스를 짧게 유지하는 특정 설계를 사용하여 각 펄스가 더 높은 피크 전력을 갖게 되었습니다.
이 두 가지 전술(빛의 시공간적 구속)의 결합된 효과는 주어진 펄스 에너지에 대한 비선형성의 강도를 실질적으로 향상시키는 것입니다. 이는 광자가 이제 서로 훨씬 더 강하게 영향을 미친다는 것을 의미합니다. 최종 결과는 광 펄스가 에너지에 따라 두 개의 서로 다른 출력으로 라우팅되는 비선형 스플리터를 만드는 것입니다. 이를 통해 50펨토초(펨토초는 1000분의 1초) 이내에 전환이 가능합니다. 이에 비해 최신 전자 스위치는 수십 피코초(피코초는 1조분의 1초)가 소요되며, 이는 수십 배의 차이입니다.
참조: Qiushi Guo, Ryoto Sekine, Luis Ledezma, Rajveer Nehra, Devin J. Dean, Arkadev Roy, Robert M. Gray, Saman Jahani 및 Alireza Marandi의 "리튬 니오베이트 나노포토닉스의 Femtojoule 펨토초 전광 스위칭", 2022년 7월 28일 네이처 포토닉스 . DOI: 10.1038/s41566-022-01044-5 공동 저자는 Caltech 박사후 연구원인 Qiushi Guo와 대학원생인 Ryoto Sekine과 Luis Ledezma입니다. Caltech의 공동 저자는 박사후 연구원인 Rajveer Nehra입니다. 대학원생 Arkadev Roy와 Robert M. Gray; 그리고 이 연구 당시 Caltech의 박사후 연구원이었던 Saman Jahani. 공동 저자에는 Caltech의 WAVE 펠로우였던 Devin J. Dean도 포함됩니다. 장치 나노 제작은 Caltech의 Kavli Nanoscience Institute(KNI)에서 수행되었습니다. 이 연구는 육군 연구 사무소(ARO), 국립 과학 재단, JPL (Caltech이 NASA 에서 관리함 ) 및 NTT 연구의 자금 지원을 받았습니다.
https://scitechdaily.com/caltechs-new-optical-switch-could-lead-to-ultrafast-signal-processing/
.Researchers explore a new connection between topology and quantum entanglement
연구원들은 토폴로지와 양자 얽힘 사이의 새로운 연결을 탐구합니다
펜실베니아 대학교 (a) D=1, (b) D=2, (c) D=3에 대한 D 차원 페르미 가스는 단일 지점에서 만나는 D +1 영역으로 분할되며, 임의의 k 영역은 평평한 경계를 공유합니다. 차원 D + 1 - k. 여기에서 우리는 모든 D + 1 영역 간의 본질적인 상관 관계를 포착하는 상호 정보로 알려진 얽힘 측정을 연구합니다. 상호 정보는 페르미 해의 오일러 특성 χ F 에 비례하는 선행 로그 발산을 나타낸다는 점에서 위상적 입니다. 크레딧: Pok Man Tam et al, Physical Review X (2022). DOI: 10.1103/PhysRevX.12.031022 AUGUST 11, 2022
토폴로지와 얽힘은 복잡한 양자 상태의 구조를 특성화하기 위한 두 가지 강력한 원칙입니다. Physical Review X 저널의 새로운 논문에서 펜실베니아 대학의 연구원들은 둘 사이의 관계를 확립했습니다. Penn's School of Arts & Sciences의 Christopher H. Browne 석좌교수인 Charles Kane은 "우리의 연구는 두 가지 큰 아이디어를 하나로 묶습니다."라고 말합니다. "이것은 양자 상태가 가지고 있는 보편적인 특징을 특성화하는 방식인 토폴로지 와 양자 상태가 공간의 한 지점에서 발생하는 일이 우주의 다른 부분에서 일어나는 일과 관련이 있습니다.
우리가 발견한 것은 이러한 개념이 밀접하게 얽혀 있는 상황입니다." 이 연결을 탐구하기 위한 씨앗은 케인이 팬데믹 기간 동안 집에서 새로운 아이디어를 숙고하면서 보낸 오랜 시간 동안 나왔습니다. 한 가지 생각으로 그는 금속의 잠재적인 전자 에너지를 나타내는 구리의 페르미 표면에 대한 고전적인 교과서 이미지를 상상하게 했습니다. 그것은 모든 물리학 학생이 보는 그림이며 Kane이 매우 친숙한 그림입니다. "물론 1980년대에 그 그림에 대해 배웠지만 토폴로지 표면을 설명하는 것으로 생각한 적이 없습니다."라고 Kane은 말합니다.
Kane은 토폴로지 표면에 대한 고전적인 사고 방식은 도넛과 구의 차이를 고려하는 것이라고 말합니다. 차이점이 뭐야? 단일 구멍입니다. 토폴로지는 변형에 의해 변경되지 않는 이러한 일반화 가능한 표면 속성을 고려합니다. 이 원칙에 따르면 커피 컵과 도넛은 동일한 위상 특성을 갖습니다. 구리의 페르미 표면을 위상적 대상으로 고려하면 관련 구멍의 수는 속(genus)이라고도 하는 4개입니다. 케인이 이런 식으로 페르미 표면을 생각하기 시작하자 그는 속과 양자 얽힘 사이에 관계가 존재할 수 있는지 궁금해했습니다.
그 잠재적인 연결을 더 조사하기 위해 Kane은 대학원생인 Pok Man Tam과 그의 연구에서 양자 얽힘에 초점을 맞춘 Penn의 물리학 조교수인 Martin Claassen을 참여시켰습니다. 함께 그들은 페르미 표면의 속과 상호 정보라고 불리는 양자 얽힘 측정 사이의 수학적 관계를 도출했습니다. 상호 정보는 단일 지점에서 만나는 이질적인 공간 영역에서 발생할 수 있는 상관 관계를 특성화합니다. 속과 밀접하게 관련된 오일러 특성으로 알려진 숫자는 둘 사이의 정확한 연결을 제공했습니다.
연구원들은 전자가 서로 독립적으로 움직이는 간단한 금속 시스템에서 위상과 얽힘 사이의 관계를 확립한 다음, 전자가 더 복잡한 상호 작용을 할 때에도 연결이 존재한다는 것을 보여주기 위해 분석을 확장했습니다. 그리고 이론적 작업은 금속에 대해 수행되었지만 Kane은 전자 간의 매우 강한 상호 작용을 포함하는 물질과 같은 다른 물질로도 확장될 것이라고 믿습니다. "이것이 우리가 할 수 있는 것은 우리가 잘 이해하지 못하고 탐색을 위한 도구가 많지 않은 물질의 단계에 대해 새로운 사고 방식을 고안하는 것입니다"라고 Kane은 말합니다.
"사람들은 양자 역학 을 활용하여 양자 정보 를 활용하는 방법을 알아내려고 노력하고 있습니다. 그렇게 하려면 많은 자유도가 있을 때 양자 역학이 어떻게 나타나는지 이해해야 합니다. 그것은 매우 어려운 문제이며 이것은 작업은 우리를 그 방향으로 이끌고 있습니다." 후속 작업에서 Kane과 동료들은 새로 발견된 링크를 계속 탐구하는 실험을 설계하기를 희망하고 있으며, 아마도 토폴로지 속 을 측정하는 새로운 기술과 양자 얽힘 의 구조를 조사하는 방법을 고안할 수 있기를 바랍니다 .
추가 탐색 물리학자들은 고도로 얽힌 양자 물질의 서명을 찾습니다. 추가 정보: Pok Man Tam et al, 페르미 액체의 위상 다분자 얽힘, Physical Review X (2022). DOI: 10.1103/PhysRevX.12.031022 저널 정보: Physical Review X 펜실베니아 대학교 제공
https://phys.org/news/2022-08-explore-topology-quantum-entanglement.html
.Georgia Tech Researchers Defy Standard Laws of Physics
조지아 공대의 연구원들이 물리학의 표준 법칙을 무시하다
주제:조지아 공과대학로봇 공학 2022년 8월 10일 Georgia INSTITUTE OF TECHNOLOGY 작성 AUGUST 10, 2022
-기술 부분 구 연구원들은 몸이 구부러진 공간에 존재할 때 실제로 무언가를 밀지 않고 움직일 수 있음을 증명했습니다. 곡선 공간의 로봇 운동은 물리학의 표준 법칙을 무시합니다.
인간, 동물, 기계가 전 세계를 이동할 때 항상 땅, 공기, 물과 같은 무엇인가를 밀고 나간다. 최근까지 물리학자들은 보존 운동량의 법칙에 따라 이것을 상수로 생각했습니다. 그러나 Georgia Institute of Technology(Georgia Tech)의 과학자들은 이제 그 반대를 입증했습니다. 몸이 곡선 공간에 존재할 때 실제로 무언가에 부딪히지 않고도 움직일 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 이 연구 결과는 2022년 7월 28일 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 게재되었습니다 .
이 논문에서 과학자 팀은 이러한 곡률 유도 효과가 우세할 수 있도록 환경으로부터 전례 없는 수준으로 격리된 구형 표면에 국한된 로봇을 만들었습니다. 연구진은 조지아 공대 물리학과 조교수 Zeb Rocklin이 주도했습니다. Rocklin은 "모양을 바꾸는 물체를 가장 단순한 곡선 공간인 구에서 움직이게 하여 곡선 공간에서의 움직임을 체계적으로 연구합니다."라고 말했습니다.
"우리는 너무 직관적이지 않아 일부 물리학자들이 무시했던 예측 효과가 실제로 발생했음을 배웠습니다.
로봇이 모양을 바꾸면서 환경 상호 작용에 기인할 수 없는 방식으로 구체 주위를 조금씩 앞으로 이동했습니다." 구체의 실험적 실현 수영 선수 자유롭게 회전하는 붐 암에 모터가 있는 구 위에서 수영하는 사람의 실험적 구현. 크레딧: 조지아 테크 곡선 경로 만들기
과학자들은 물체가 곡선 공간 내에서 어떻게 움직이는지를 연구하기 시작했습니다. 그들은 곡선 공간의 환경과 최소한의 상호 작용 또는 운동량 교환으로 물체를 구체에 가두어야 했습니다. 이를 위해 모터 세트가 움직이는 덩어리로 곡선 트랙에서 구동되도록 합니다. 그런 다음 그들은 이 시스템을 회전축에 전체적으로 연결하여 모터가 항상 구를 따라 움직이도록 했습니다.
마찰을 최소화하기 위해 샤프트는 에어 베어링과 부싱으로 지지되었습니다. 중력의 잔류력을 최소화하기 위해 샤프트의 정렬을 지구의 중력에 맞게 조정했습니다. 거기에서 로봇이 계속 움직이면서 중력과 마찰이 약간의 힘을 가했습니다. 이러한 힘은 곡률 효과와 혼성화되어 자체적으로는 유도할 수 없는 특성을 가진 이상한 역학을 생성합니다. 이 연구는 곡선 공간이 어떻게 얻어질 수 있는지 그리고 그것이 어떻게 평면 공간을 위해 설계된 물리적 법칙과 직관에 근본적으로 도전하는지에 대한 중요한 시연을 제공합니다.
-Rocklin은 개발된 실험 기술을 통해 다른 연구자들이 이러한 곡선 공간을 탐색할 수 있기를 희망합니다. 우주 및 그 너머의 애플리케이션 효과는 작지만 로봇 공학이 점점 더 정밀해짐에 따라 중력에 의해 유도된 약간의 주파수 이동이 GPS 시스템이 궤도 위성에 자신의 위치를 정확하게 전달할 수 있도록 하는 것이 중요해진 것처럼 이 곡률 유도 효과를 이해하는 것이 실질적으로 중요할 수 있습니다. 궁극적으로, 공간의 곡률이 운동을 위해 활용될 수 있는 원리는 우주선이 블랙홀 주변의 고도로 휘어진 공간을 탐색할 수 있게 해줄 것 입니다.
"이 연구는 '불가능한 엔진' 연구와도 관련이 있습니다."라고 Rocklin은 말했습니다. “창조자는 추진제 없이도 전진할 수 있다고 주장했습니다. 그 엔진은 실제로 불가능했지만 시공간이 매우 약간 구부러져 있기 때문에 장치는 외부 힘이나 추진제 방출 없이 실제로 앞으로 나아갈 수 있습니다. 이는 새로운 발견입니다.”
참조: Shengkai Li, Tianyu Wang, Velin H. Kojouharov, James McInerney, Enes Aydin, Yasemin Ozkan-Aydin, Daniel I. Goldman 및 D의 "힘 없는 운동 및 소산을 통한 충동: 기하학적 위상을 통한 곡선 공간에서의 로봇 수영" Zeb Rocklin, 2022년 7월 28일, Proceedings of the National Academy of Science . DOI: 10.1073/pnas.2200924119
https://scitechdaily.com/georgia-tech-researchers-defy-standard-laws-of-physics/
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메모 2208120447 나의 사고실험 oms 스토리텔링
나는 몇일 전(22년 8월초), 집에서 낮인데 피곤하여 잠시 방바닥에 누웠다. 옆으로 누워서 두팔을 손바닥을 마주하고 힘을 주웠다. 놀랍게도 누웠던 몸이 쉽게 오무리며 약간 일어서는 것이다. 엄밀히 보면 한쪽 팔꿈치가 바닥에 닿아 마치 한쪽 손바닥을 바닥에 딛고 몸을 일르키는 것과 유사하다. 신기한 일은 아니다. 잠시 팔꿈치 지지대를 잊어버렸던 것.
신기하게 여겨져 반복하였더니, 어김없이 몸이 바닥에서 약간 일어서는 것이다. 어쩌면 병상에 누운 환자들이 팔과 마주한 손바닥 힘을 주는 것만으로 몸을 이리저리 움직이는 것이 가능할 수 있다는 생각을 하게 되었다. 전에는 이런 경험을 한적이 없다.
1.
한팔을 지지대 삼아 손바닥끼리 마주하고 힘을 주니, 몸이 일어난다? 이는 자료1.과 같은 원리가 아닐까? 궁극적으로, 공간의 곡률이 운동을 위해 활용될 수 있는 원리는 우주선이 블랙홀 특이점을 지지대 삼아 주변의 고도로 휘어진 공간을 탐색할 수 있게 해줄 것이며 이 연구는 '불가능한 엔진' 연구와도 관련이 되었을 수 있다. 그곳에도 샘플b.qoms의 특이점 지지대가 존재해야 할 것이다.
몸의 선분의 두힘을 마주하면 곡선부분 몸이 이 생긴다. 이를 선분의 팔과 마주한 손바닥 힘을 가하는 반복하면 몸의 곡선의 방향바꾸기와 더불어 거리이동의 움직임을 발생시킬 수도 있을 것이다. 병석에 누운 환자에게 이런 기본 운동을 반드시 필요할 것이다. 간단하지만 선분의 힘(중력)과 곡선의 몸체(블랙홀)는 연관된 운동법칙을 만들어낸다. 샘플a.oms의 vix.bar의 양끝의 힘(zz')이 oms 몸체(smola)의 거동을 지배하는 힘일 수 있다. 허허.
자료1.
기술 부분 구 연구원들은 몸이 구부러진 공간에 존재할 때 실제로 무언가를 밀지 않고 움직일 수 있음을 증명했습니다. 곡선 공간의 로봇 운동은 물리학의 표준 법칙을 무시합니다.
그런데 아인쉬타인의 왜곡된 곡선의 시공간이 물리학의 정설로 알려진 표준 법칙이 아니였나? 이상한 것은 샘플b.qoms 특이점이 힘이 몰리여 '곡선인 시공간이 형성된다'는 게 더 아이러니한 점이 아닐까?
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sample b.qoms(standard)
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0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample b.poms(standard)
p&pp=6n-1(+1)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
sample c.oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
-Rocklin hopes that the experimental technique developed will allow other researchers to explore these curved spaces. Applications in space and beyond are small, but as robotics becomes more and more precise, it becomes important that small frequency shifts induced by gravity enable GPS systems to accurately communicate their position to orbiting satellites. Understanding curvature-induced effects can be practically important. Ultimately, the principle that the curvature of space can be exploited for motion would allow spacecraft to navigate the highly curved space around black holes.
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memo 2208120447 my thought experiment oms storytelling
A few days ago (early August 22nd), I was tired during the day at home, so I lay on the floor for a while. Lie on your side with your arms facing your palms. Surprisingly, the body that had been lying down easily crouched and stood up slightly. Strictly speaking, when one elbow touches the floor, it is similar to raising the body with one palm on the floor. It's not surprising. I had forgotten about the elbow support for a moment.
I thought it was a miracle and repeated it, and invariably, my body stood up slightly from the floor. Perhaps, I thought that it might be possible for patients lying on the bed to move around their bodies just by applying force with the palms facing their arms. I've never had this experience before.
One.
If you use one arm as a support and your palms face each other and give strength, will your body rise? Isn't this the same principle as in Material 1? Ultimately, the principle that the curvature of space can be exploited for motion would allow spacecraft to navigate highly curved space around them using black hole singularities as a support, and this study may have also been related to the study of 'impossible engines'. . There should also be a singularity support of sample b.qoms.
When the two forces of the line segments of the body are faced, the curved part of the body is formed. If you repeat this by applying the force of the palm facing the arm of the line segment, it may cause a movement of distance movement along with changing the direction of the curve of the body. These basic exercises are absolutely necessary for a patient lying on a sick bed. Although simple, the force of a line segment (gravity) and a curved body (black hole) create a related law of motion. The force (zz') of both ends of the vix.bar of the sample a.oms may be a force that governs the behavior of the oms body (smola). haha.
Material 1.
The technical part Koo researchers have demonstrated that when a body is present in a curved space, it can actually move without pushing something. Robot motion in curved space defies the standard laws of physics.
But wasn't Einstein's distorted curved space-time the standard law known as the orthodoxy of physics? What is strange is that the sample b.qoms singularity is not strong enough to say that 'curve space-time is formed', isn't it more ironic?
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
0c0fab 000e0d
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f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
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sample b.qoms(standard)
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sample b.poms(standard)
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sample c.oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
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