.NASA’s PEACOQ Detector Could Transform How Quantum Computers Exchange Huge Quantities of Data
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.NASA’s PEACOQ Detector Could Transform How Quantum Computers Exchange Huge Quantities of Data
NASA의 PEACOQ 탐지기는 양자 컴퓨터가 엄청난 양의 데이터를 교환하는 방식을 변화시킬 수 있습니다
이오아나 크라시우 피콕 연구를 이끈 Ioana Craiciu는 절대 영도 이상의 낮은 온도에서 PEACOQ를 테스트하는 데 사용된 저온 유지 장치 옆에 서 있습니다. 이 온도에서 검출기는 초전도 상태에 있어 나노와이어가 흡수된 광자를 전기 펄스로 전환할 수 있습니다. 출처: NASA/JPL-Caltech
주제:JPLNASA양자 컴퓨팅양자정보과학양자 물리학 By 제트 추진 연구소 2023년 3월 6일 PEACOQ 검출기 이 클로즈업 사진은 단일 광자(빛의 양자 입자)를 매우 빠른 속도로 감지하기 위해 JPL에서 개발 중인 매우 민감한 PEACOQ(Performance-Enhanced Array for Counting Optical Quanta) 감지기를 보여줍니다. 출처: NASA/JPL-Caltech NASA의 PEACOQ MARCH 6, 2023
-양자 검출기, 세계 최고의 이정표 달성 새로운 JPL 과 캘리포니아 공과대학이 개발한 감지기는 수천 마일 떨어져 있는 양자 컴퓨터가 엄청난 양의 양자 데이터를 교환하는 방식을 변환할 수 있습니다 . 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 수백만 배 더 빠르게 작동할 것을 약속합니다. 그러나 장거리 통신을 위해서는 양자 컴퓨터에 전용 양자 통신 네트워크가 필요합니다. 이러한 네트워크를 형성하는 데 도움이 되도록 NASA 의 제트 추진 연구소와 Caltech 의 과학자들은 엄청난 수의 단일 광자(빛의 양자 입자)를 놀라운 정밀도로 계산할 수 있는 장치를 개발했습니다 . 소방 호스로 분사되는 동안 개별 물방울을 측정하는 것처럼 PEACOQ(Performance-Enhanced Array for Counting Optical Quanta) 감지기는 각 광자가 100조분의 1초 이내에 1.5의 속도로 도달하는 정확한 시간을 측정할 수 있습니다 . 초당 10억 광자. 다른 검출기는 그 속도를 달성하지 못했습니다. JPL의 박사후 연구원이자 이러한 결과를 설명하는 연구의 주 저자인 PEACOQ 프로젝트 팀원 Ioana Craiciu는 "장거리에서 양자 정보를 전송하는 것은 지금까지 매우 제한적이었습니다. "나노초 단위의 정밀도로 단일 광자를 측정할 수 있는 PEACOQ와 같은 새로운 검출기 기술은 양자 정보를 더 높은 속도로 더 멀리 전송할 수 있습니다."
PEACOQ 감지기 이 사진은 실리콘 웨이퍼에 인쇄된 직후 여러 PEACOQ 감지기를 보여줍니다. 삽입된 이미지는 단일 PEACOQ의 세부 사항을 보여줍니다. 각 PEACOQ 감지기는 동전보다 약간 작습니다. 출처: NASA/JPL-Caltech 전용 네트워크
필요 기존의 컴퓨터는 정보를 비트라고도 하는 일련의 1과 0으로 복사하여 모뎀과 통신 네트워크를 통해 데이터를 전송합니다. 그런 다음 비트는 케이블을 통해 광섬유를 따라 전송되고 빛의 섬광이나 전파 펄스를 통해 공간을 통해 전송됩니다. 수신되면 비트가 재조립되어 원래 전송된 데이터를 다시 생성합니다. 양자 컴퓨터는 다르게 통신합니다. 전자 및 광자와 같은 기본 입자의 양자 비트 또는 큐비트로 정보를 인코딩하며 파괴되지 않고는 복사 및 재전송할 수 없습니다. 복잡성에 더해 인코딩된 광자를 통해 광섬유를 통해 전송되는 양자 정보는 불과 수십 마일 후에 성능이 저하되어 향후 네트워크의 크기를 크게 제한합니다.
PEACOQ 검출기를 사용하는 Matthew Shaw JPL의 초전도 검출기 작업을 이끄는 Matt Shaw는 여기에서 검출기가 작동하는 데 필요한 극저온을 유지하는 데 사용되는 저온 유지 장치에 장착된 PEACOQ를 검사하는 모습을 보여줍니다. 출처: NASA/JPL-Caltech
양자 컴퓨터가 이러한 제한을 넘어 통신하려면 전용 자유 공간 광학 양자 네트워크에 지구 궤도를 도는 위성에 탑재된 공간 "노드"가 포함될 수 있습니다. 이러한 노드는 지상에서 서로 수백 또는 수천 마일 떨어진 두 개의 양자 컴퓨터 터미널로 전송되는 얽힌 광자 쌍을 생성하여 데이터를 중계합니다. 얽힌 광자 쌍은 매우 밀접하게 연결되어 있어 멀리 떨어져 있어도 하나를 측정하면 다른 하나를 측정한 결과에 즉시 영향을 미칩니다. 그러나 이러한 얽힌 광자를 양자 컴퓨터의 단말기가 지상에서 수신하려면 각 광자를 수신하는 시간을 정확하게 측정하고 포함된 데이터를 전달하기 위해 PEACOQ와 같은 고감도 검출기가 필요합니다. 초전도 깃털 탐지기 자체는 작습니다. 13미크론에 불과한 이 장치는 실리콘 칩에 32개의 질화니오븀 초전도 나노와이어로 구성되어 있으며 검출기 이름의 깃털처럼 펼쳐진 커넥터가 있습니다. 각 나노와이어는 사람의 머리카락보다 10,000배 더 얇습니다. NASA의 Space Operations Mission Directorate 내에서 NASA의 Space Communications and Navigation(SCaN) 프로그램이 자금을 지원하고 JPL의 Microdevices Laboratory에서 제작한 PEACOQ 감지기는 절대 영도 보다 1도 높은 극저온 또는 화씨 영하 458도(영하 272도)에서 유지 되어야 합니다 . 섭씨 ) .
이것은 나노와이어를 초전도 상태로 유지하는데, 이는 나노와이어가 흡수된 광자를 양자 데이터를 전달하는 전기 펄스로 전환하는 데 필요합니다. 피콕 팀 PEACOQ 팀원들이 탐지기를 테스트하는 데 사용된 JPL 저온 유지 장치 옆에 서 있습니다. 왼쪽부터 Alex Walter, Sahil Patel, Andrew Mueller, Ioana Craiciu, Boris Korzh, Matt Shaw, Jamie Luskin. 출처: NASA/JPL-Caltech
검출기는 단일 광자에 대해 충분히 민감해야 하지만 한 번에 많은 광자의 타격을 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 검출기의 나노와이어 하나가 광자에 부딪히면 순간적으로 다른 광자를 감지할 수 없는 데드 타임(dead time)이라는 기간이 발생하지만 각각의 초전도 나노와이어는 가능한 한 데드 타임이 없도록 설계되었습니다. 또한 PEACOQ에는 32개의 나노와이어가 장착되어 있어 한 사람이 "죽은" 동안 다른 사람들이 느슨한 부분을 집어들 수 있습니다. Craiciu는 "가까운 시일 내에 PEACOQ는 실험실 실험에서 더 높은 속도 또는 더 먼 거리에서 양자 통신을 시연하는 데 사용될 것입니다."라고 말했습니다. "장기적으로는 전 세계에 양자 데이터를 전송하는 방법에 대한 답을 제공할 수 있습니다."
-딥 스페이스 테스트 우주와 지상 사이의 자유 공간 광 통신을 가능하게 하기 위한 NASA의 광범위한 노력의 일환인 PEACOQ 는 NASA의 심우주 광 통신(DSOC) 기술 시연을 위해 개발된 탐지기를 기반으로 합니다. DSOC는 올해 말 NASA의 프시케(Psyche) 임무 와 함께 발사되어 처음으로 지구와 심우주 사이의 고대역폭 광통신이 미래에 어떻게 작동할 수 있는지 시연할 예정입니다.
DSOC는 양자 정보를 통신하지 않지만 남부 캘리포니아에 있는 Caltech의 Palomar Observatory에 있는 접지 터미널은 DSOC 트랜시버에서 레이저를 통해 도착하는 단일 광자를 계산하기 위해 동일한 극도의 감도가 필요합니다. JPL의 초전도 검출기 작업을 이끌고 있는 Matt Shaw는 "새로운 범주의 검출기에는 모든 종류의 동일한 기술이 있습니다."라고 말했습니다.
“그 광자가 양자 정보로 부호화되어 있든, 심우주의 레이저 소스에서 단일 광자를 탐지하고 싶든, 우리는 여전히 단일 광자를 세고 있습니다.”
참조: I. Craiciu, B. Korzh, AD Beyer, A. Mueller, JP Allmaras, L. Narvaez, M. Spiropulu, B. Bumble, T. Lehner, EE Wollman 및 MD Shaw, 2023년 1월 26일, Optica . DOI: 10.1364/OPTICA.478960 캘리포니아 패서디나에 있는 Caltech의 부서인 Jet Propulsion Laboratory는 NASA의 Space Technology Mission Directorate 및 SCaN 내에서 기술 시연 임무 프로그램을 위한 DSOC 를 관리 합니다 .
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메모 2303062107 나의 사고실험 oms 스토리텔링
딥 스페이스 우주와 지상 사이의 자유 공간 광 통신을 가능하게 하기 위한 NASA의 광범위한 노력의 일환인 심우주 광 통신(DSOC) 기술 시연을 위해 32(16x2)개의 나노와이어가 장착된 탐지기가 소개 되었다.
보기1. 4차 oms(16/4)
1000
0010
0001
0100
보기2. 4차 oss.base(16)
04110613
14051203
15080902
01100716
oss.4base(16)x4=64의 심우주통신 양자수신기는 4차oms를 4개로 삼각형의 두변에 늘어놓은 부채꼴의 모습을 하고 있다. oss.400billion.base 쯤이면 더 무척 큰 부채꼴이 필요할까? 그러면 더 깊은 초기우주까지 양자통신이 가능할 게 아닐까? 허허.
-Quantum Detector Reaches World's Leading Milestone A new detector developed by JPL and the California Institute of Technology could transform the way quantum computers that are thousands of miles apart exchange massive amounts of quantum data. Quantum computers promise to run millions of times faster than conventional computers. However, for long-distance communication, quantum computers require a dedicated quantum communication network. To help form these networks, scientists from NASA's Jet Propulsion Laboratory and Caltech have developed a device that can count staggering numbers of single photons (quantum particles of light) with incredible precision. Just like measuring individual water droplets while being sprayed by a fire hose, PEACOQ (Performance-Enhanced Array for Counting Optical Quanta) detectors can accurately time the arrival of each photon at a rate of 1.5 in less than 100 trillionths of a second. 1 billion photons per second. No other detector has achieved that speed. “Transmission of quantum information over long distances has so far been very limited,” said PEACOQ project team member Ioana Craiciu, a postdoctoral researcher at JPL and lead author of the study describing these results. New detector technologies, such as , can transmit quantum information farther at higher rates."
-The detector has to be sensitive enough for a single photon, but is designed to withstand the hit of many photons at once. When one nanowire in the detector is struck by a photon, there is a period of time called dead time during which other photons cannot be detected momentarily, but each superconducting nanowire is designed to be as free as possible. PEACOQ is also equipped with 32 nanowires, allowing others to pick up loose parts while one person is "dead." "In the near future, PEACOQ will be used in laboratory experiments to demonstrate quantum communication at higher speeds or over longer distances," Craiciu said. "In the long run, it may provide answers to how to transmit quantum data around the world." -Deep Space Testing As part of NASA's broader effort to enable free space optical communications between space and the ground, PEACOQ is based on a detector developed for NASA's demonstration of Deep Space Optical Communications (DSOC) technology. DSOC will launch later this year with NASA's Psyche mission to demonstrate for the first time how high-bandwidth optical communications between Earth and deep space could work in the future.
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memo 2303062107 my thought experiment oms storytelling
A detector equipped with 32 (16x2) nanowires has been introduced to demonstrate Deep Space Optical Communications (DSOC) technology, part of NASA's broader effort to enable free-space optical communications between deep space and the ground.
The deep space communication quantum receiver of oss.4base(16)x4=64 has the shape of a fan with four quadrature oms arranged on the two sides of a triangle. Do you need a much bigger scallop around oss.400billion.base? Then wouldn't quantum communication be possible even deeper into the early universe? haha.
Example 1. 4th order oms (16/4)
1000
0010
0001
0100
Example 2. 4th order oss.base(16)
04110613
14051203
15080902
01100716
Samplea.oms (Standard)
B0ACFD 0000E0
000AC0 F00BDE
0C0FAB 000e0d
E00D0C 0B0FA0
F000E0 B0DAC0
D0F000 CAE0B0
0b000f 0EAD0C
0DEB00 AC000F
CED0BA 00F000
A0b00e 0dC0F0
0ACE00 DF000B
0F00D0 e0bc0a
Sampleb. Qoms (Standard)
0000000011 = 2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000-mser.2
0000000011
Sample B. Poms (Standard)
Q0000000000
00Q00000000
0000Q000000
000000Q0000
00000000q00
0000000000q
0Q000000000
000Q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
Sample C.OSS (Standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
Zybzfxzy
CADCCBCDC
CDBDCBDBB
XZEZXDYYX
zxezybzyy
bddbcbdca
.What Time Is It on the Moon? Advancing a New Lunar Timezone
달은 몇 시입니까? 새로운 음력 시간대 앞당기기
주제:유럽 우주국달 유럽 우주국 (ESA) 2023년 3월 5일 카구야가 그린 달과 지구 2007년 11월 일본의 Kaguya 달 궤도선이 촬영한 지구의 고화질 이미지. 제공: JAXA/NHK
달 탐사의 새로운 시대가 다가오고 있으며 향후 10년 동안 수십 개의 달 임무가 계획되어 있습니다. 유럽은 여기에서 선두에 서서 인간을 자연 위성으로 돌려보낼 게이트웨이 달 정거장 과 오리온 우주선을 건설 하고 Argonaut로 알려진 대형 물류 달 착륙선을 개발하는 데 기여하고 있습니다. 수십 개의 미션이 달과 그 주변에서 운영되고 서로 소통하고 지구와 독립적으로 위치를 고정해야 하므로 이 새로운 시대에는 자체 시간이 필요합니다. 따라서 우주 조직은 달에서 시간을 유지하는 방법을 고려하기 시작했습니다. 지난 11월 네덜란드에 있는 ESA의 ESTEC 기술 센터에서 회의를 시작한 이 논의는 달 통신 및 내비게이션 서비스를 다루는 공통 ' LunaNet ' 아키텍처에 동의하기 위한 더 큰 노력의 일부입니다.
달 표면 시나리오 달 탐사 시나리오에 대한 작가의 인상. 크레딧: ESA–ATG
공동 달 탐사를 위한 아키텍처 "LunaNet은 상호 합의된 표준, 프로토콜 및 인터페이스 요구 사항의 프레임워크로, 미래의 달 임무가 함께 작동할 수 있도록 합니다. 개념적으로 우리가 GPS와 Galileo를 공동으로 사용하기 위해 지구에서 수행한 것과 유사합니다."라고 ESA의 Moonlight인 Javier Ventura-Traveset은 설명 합니다 . LunaNet에 대한 ESA 기여를 조정하는 탐색 관리자. "이제 달의 맥락에서 우리는 시스템이 실제로 구현되기 전에 처음부터 상호 운용성 접근 방식에 동의할 기회가 있습니다." 타이밍은 중요한 요소라고 ESA 내비게이션 시스템 엔지니어인 Pietro Giordano는 덧붙입니다. 에게. 이를 달성하기 위한 공동의 국제적 노력이 현재 시작되고 있습니다.”
유럽 서비스 모듈은 달에 의해 날아간다 아르테미스 1호 임무 20일째 되는 날, 오리온은 달의 저공 비행 중에 달을 포착합니다. 이 이미지는 2022년 12월 5일 유럽 서비스 모듈(European Service Module) 태양 전지판 날개에 장착된 카메라로 촬영되었습니다. 신용: NASA
지금까지 달에 대한 각각의 새로운 임무는 양방향 통신을 용이하게 하는 동시에 지상 시간과 동기화된 온보드 크로노미터를 유지하는 데 사용되는 딥 스페이스 안테나와 함께 지구에서 내보낸 자체 시간 척도로 운영됩니다. 그러나 이러한 작업 방식은 다가오는 달 환경에서 지속 가능하지 않을 것입니다. 완공되면 관문 기지는 우주비행사가 머무를 수 있도록 개방되며 정기적인 NASA 아르테미스 발사를 통해 재공급되고 달 표면으로의 인간 귀환으로 진행되며 달 남극 근처의 승무원 기지에서 절정에 이릅니다. 한편, 승무원이 없는 수많은 임무도 수행될 것입니다. 각 아르테미스 임무만으로도 수많은 달 큐브샛을 발사할 것이며 ESA는 Argonaut 유럽 대형 물류 착륙선을 내려놓을 것입니다. 게이트웨이 오버 문 아르테미스 프로그램의 일환으로 달을 탐험하는 우주비행사를 위한 거주지, 연료 보급 및 연구 센터인 달의 관문에 대한 아티스트의 인상. 출처: NASA/알베르토 베르톨린 이러한 임무는 동시에 달 표면이나 주변에 있을 뿐만 아니라 종종 상호 작용할 수도 있습니다. 잠재적으로 서로 통신을 중계하고 공동 관찰을 수행하거나 랑데뷰 작업을 수행합니다. 가는 길에 달빛 위성 Moonlight의 시스템 엔지니어인 Wael-El Daly는 "미래의 달 탐사를 내다보고 ESA는 Moonlight 프로그램을 통해 달 통신 및 내비게이션 서비스를 개발하고 있습니다."라고 설명합니다. “이를 통해 미션은 지구와의 연결을 유지하고 달 주위와 표면에서 길을 안내하여 핵심 작업에 집중할 수 있습니다. 그러나 또한 Moonlight는 임무를 연결하고 위치 수정을 용이하게 하기 위해 공유된 공통 시간 척도가 필요할 것입니다.”
달 인포그래픽을 위한 달빛 탐색 ESA의 Moonlight 이니셔티브에는 satnav 범위 확장과 달에 대한 통신 링크가 포함됩니다. 첫 번째 단계는 달 주변에서 현재 위성 항법 신호의 사용을 시연하는 것입니다. 이것은 2024년 Lunar Pathfinder 위성으로 달성될 것입니다. 주요 과제는 낮은 신호 전력과 함께 하늘의 같은 부분에서 모두 오는 satnav 신호의 제한된 기하학을 극복하는 것입니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 Moonlight 시스템의 핵심인 두 번째 단계에서는 전용 달 내비게이션 위성과 추가 범위 소스 및 확장된 범위를 제공하는 달 표면 비콘을 볼 수 있습니다. 크레딧: ESA-K 올덴부르크
그리고 Moonlight는 NASA가 후원하는 동일한 서비스인 Lunar Communications Relay and Navigation System에 의해 달 궤도에 합류할 것입니다. 상호 운용성을 최대화하기 위해 이 두 시스템은 지원하게 될 다른 많은 유인 및 무인 임무와 함께 동일한 시간 척도를 사용해야 합니다. 위치를 고정하는 고정 시간 ESA의 수석 Galileo 엔지니어이자 음력 시간 측면에 대한 조언을 제공하는 Jörg Hahn은 다음과 같이 말했습니다. 오늘날의 모든 스마트폰은 기존 GNSS를 사용하여 미터 또는 데시미터 수준까지 사용자 위치를 계산할 수 있습니다.
오리온 파 사이드 오브 문 아르테미스 1호 임무 6일째에 오리온 우주선 광학 내비게이션 카메라로 촬영한 달의 뒷면 사진. 크레딧: NASA
"이러한 성공의 경험은 기술적인 장기 달 시스템에 재사용될 수 있습니다. 달에서 안정적인 시간 유지가 시간이 다른 시간에 흐른다는 사실을 고려하는 것과 같은 고유한 문제를 발생시키더라도 말입니다. 달의 비중과 속도 효과로 인해 거기에 속도가 붙습니다.” 글로벌 시간 설정 정확한 탐색에는 엄격한 시간 기록이 필요합니다. 이것은 satnav 수신기가 여러 위성 신호가 도달하는 데 걸리는 시간을 거리 측정으로 변환하여 시간을 빛의 속도로 곱하여 위치를 결정하기 때문입니다.
Satnav 작동 방식 위성 항법 수신기는 하늘에 최소 4개의 위성이 있어야 하며, 온보드 시계가 동기화되고 궤도 위치가 글로벌 지상 세그먼트에서 모니터링됩니다. 각각 정확한 타임스탬프가 포함된 각 위성에서 신호를 수집합니다. 각 신호가 수신기에 도달하는 데 걸리는 시간을 계산하여 수신기는 위성을 기준으로 사용자 위치(경도, 위도 및 고도)의 3차원 그림을 구축합니다. 미래의 수신기는 미국과 러시아 내비게이션 위성 외에도 갈릴레오 위성을 추적할 수 있어 지구 안팎의 거의 모든 곳에서 미터 단위의 포지셔닝 정확도를 제공할 수 있습니다. satnav는 위성에서도 많이 사용됩니다. 크레딧: ESA
유럽의 Galileo나 미국의 GPS와 같은 모든 지상 위성 항법 시스템은 고유한 타이밍 시스템에서 실행되지만 이러한 시스템은 서로에 대해 수십억분의 1초까지 고정된 오프셋을 가지며 UTC Universal에도 적용 됩니다 . 협정 시간 글로벌 표준. 그리니치 표준시(UTC)를 대체하는 것은 우리 일상 생활의 일부입니다. UTC는 파리에 본부를 둔 Bureau International de Poids et Mesures(BIPM)에서 관리하는 정확한 과학 실험뿐만 아니라 인터넷, 은행, 항공 표준에 사용되는 시간입니다. ).
타이밍을 위한 갈릴레오 Galileo는 유럽 위성 내비게이션 시스템의 표준인 GST(Galileo System Time)라는 세계 시간 참조를 기반으로 하며 UTC에 가깝게 유지되며 280억분의 1초의 정확도로 유지됩니다. 정확한 타이밍은 위치 및 내비게이션 서비스에 대한 정확한 범위 지정을 가능하게 하며 전파는 그 자체로 중요한 서비스입니다. 크레딧: ESA
BIPM은 네덜란드 Noordwijk에 있는 ESA의 ESTEC 기술 센터와 독일 Darmstadt에 있는 ESOC 미션 컨트롤 센터를 포함하여 전 세계 기관에서 유지 관리하는 원자 시계 컬렉션의 입력을 기반으로 UTC를 계산합니다. 음력 연대기 디자인 현재 논의 중인 주제 중 하나는 단일 조직이 음력 시간을 설정하고 유지하는 데 유사하게 책임을 져야 하는지 여부입니다. 또한 음력 시간이 달에서 독립적으로 설정되어야 하는지 또는 지구와 동기화되어야 하는지 여부입니다.
주석이 달린 달의 남극 NASA의 Lunar Reconnaissance Orbiter가 촬영한 이미지와 함께 주요 분화구의 위치를 보여주는 달의 남극 모자이크. 크레딧: NASA/GSFC/Arizona State University
이 주제에 대해 작업하는 국제 팀은 상당한 기술적 문제에 직면하게 됩니다. 예를 들어, 달의 시계는 지상 시계보다 빠르게 실행되어 하루에 약 56마이크로초 또는 백만분의 1초 빨라집니다. 그들의 정확한 비율은 달에서의 위치에 따라 달라지며 달 표면에서 궤도에서와 다르게 똑딱거립니다. “물론 합의된 시간 체계는 우주비행사들에게도 실용적이어야 합니다. “이것은 적도 지역에서 하루가 29.5일이고 지구 전체가 어두운 하늘에 있는 작은 파란색 원에 불과한 행성 표면에서 상당한 도전이 될 것입니다. 그러나 달에 대한 작업 시간 시스템을 구축한 후에는 다른 행성 목적지에 대해서도 동일한 작업을 계속할 수 있습니다.”
https://youtu.be/ncCHSMVZS9A
마지막으로 제대로 협력하기 위해 국제 사회는 국제 지구 참조 프레임(International Terrestrial Reference Frame)이 지구에서 수행하는 역할과 유사한 공통 '셀레노센트릭 참조 프레임(selenocentric reference frame)'에 정착해야 합니다. . 적합하게 맞춤화된 참조 프레임은 오늘날의 GNSS 시스템의 필수 요소입니다. Javier는 "인류 역사를 통틀어 탐사는 실제로 개선된 시간 기록 및 측지 참조 모델의 핵심 동인이었습니다."라고 덧붙였습니다. "국제적으로 합의된 시간 척도와 공통 셀레노센트릭 참조를 정의하기 위해 노력하고 있는 달을 위해 지금은 확실히 흥미로운 시간입니다. 이는 서로 다른 달 항법 시스템 간의 상호 운용성을 보장할 뿐만 아니라 많은 수의 cislunar 공간에서 연구 기회 및 응용 프로그램.”
https://scitechdaily.com/what-time-is-it-on-the-moon-advancing-a-new-lunar-timezone/
.Flat, pancake-sized metalens images lunar surface in an engineering first
평평하고 팬케이크 크기의 메탈 렌즈는 엔지니어링에서 처음으로 달 표면을 이미지합니다
Mariah R. Lucas, Pennsylvania State University Penn State 전기 공학 부교수인 Xingjie Ni(가운데)가 기존의 망원경 렌즈를 조작하고 있습니다. 전경에서 전기공학 대학원생인 Lidan Zhang은 훨씬 더 작고 평평하며 컴팩트한 메탈렌즈 프로토타입을 들고 있습니다. 크레딧: Jeff Xu/펜 스테이트 MARCH 3, 2023
천문학자와 아마추어 모두 망원경이 클수록 이미징 기능이 더 강력하다는 것을 알고 있습니다. 성능을 유지하면서 더 부피가 큰 구성 요소 중 하나를 간소화하기 위해 Penn State가 이끄는 연구팀은 달을 포함하여 멀리 있는 물체를 이미징할 수 있는 최초의 초박형 소형 금속 망원경을 만들었습니다. Metalenses는 기존의 곡면 유리 렌즈와 같은 방식으로 멀리 있는 물체를 확대하기 위해 빛을 집중시킬 수 있는 안테나와 같은 작은 표면 패턴으로 구성되지만 평평하다는 이점이 있습니다. 과거에는 밀리미터 너비의 작은 금속 렌즈가 개발되었지만 연구원들은 렌즈의 크기를 직경 8cm 또는 너비 약 4인치로 조정하여 망원경과 같은 대형 광학 시스템에서 사용할 수 있도록 했습니다.
그들은 그들의 접근 방식을 Nano Letters 에 발표했습니다 . "전통적인 카메라 또는 망원경 렌즈는 다양한 두께의 곡면을 가지고 있는데, 여기서 중간과 더 얇은 가장자리에 범프가 있어 렌즈가 부피가 크고 무거워집니다."라고 전기 공학 및 컴퓨터 부교수인 Xingjie Ni는 말했습니다. Penn State의 과학. "Metalenses는 빛의 윤곽선에 대한 곡률 대신 렌즈에 나노 구조를 사용하여 평평하게 놓을 수 있습니다." Ni는 이것이 최신 휴대폰 카메라 렌즈가 휴대폰 본체에서 돌출되는 이유 중 하나라고 말했습니다. 렌즈의 두께는 유리창 뒤에 숨겨져 있기 때문에 평평해 보이지만 공간을 차지합니다. Metalenses는 일반적으로 전자빔 리소그래피를 사용하여 만들어집니다 . 전자빔 리소그래피는 유리 조각 또는 기타 투명 기판에 초점을 맞춘 전자빔을 스캐닝하여 점 하나하나 안테나와 같은 패턴을 생성합니다.
그러나 전자 빔의 스캐닝 프로세스는 각 포인트를 스캐닝하는 데 시간이 많이 걸리고 처리량이 적기 때문에 생성할 수 있는 렌즈의 크기를 제한합니다. 더 큰 렌즈를 만들기 위해 연구원들은 일반적으로 컴퓨터 칩을 생산하는 데 사용되는 심자외선(DUV) 포토리소그래피로 알려진 제조 방법을 채택했습니다. "DUV 포토리소그래피는 몇 초 안에 많은 컴퓨터 칩을 생산할 수 있는 처리량이 많고 수율이 높은 공정입니다."라고 Ni는 말했습니다.
"우리는 이것이 렌즈가 효과적으로 작동할 수 있도록 하는 작은 세부 사항을 유지하면서 훨씬 더 큰 패턴 크기를 허용하기 때문에 이것이 금속렌즈를 위한 좋은 제조 방법임을 발견했습니다." 연구원들은 회전식 웨이퍼 및 스티칭이라는 새로운 절차로 방법을 수정했습니다. 연구원들은 메탈렌즈가 제작된 웨이퍼를 4개의 사분면으로 나누고 표준 우표보다 작은 22mm x 22mm 영역으로 더 나누었습니다. Cornell University의 DUV 리소그래피 기계를 사용하여 프로젝션 렌즈를 통해 패턴을 사분면에 투사한 다음 90도 회전하여 다시 투사했습니다. 그들은 네 개의 사분면이 모두 패턴화될 때까지 회전을 반복했습니다. Ni는 "각 사분면에 대한 패턴 데이터를 포함하는 마스크가 금속 렌즈의 회전 대칭으로 인해 재사용될 수 있기 때문에 이 프로세스는 비용 효율적입니다."라고 말했습니다.
"이는 방법의 제조 및 환경 비용을 줄입니다." 메탈렌즈의 크기가 커짐에 따라 패턴을 처리하는 데 필요한 디지털 파일이 훨씬 더 커져 DUV 리소그래피 기계가 처리하는 데 오랜 시간이 걸립니다. 이 문제를 극복하기 위해 연구원들은 데이터 근사치를 사용하고 고유하지 않은 데이터를 참조하여 파일을 압축했습니다. Ni는 "우리는 파일 크기를 줄이기 위해 가능한 모든 방법을 활용했습니다."라고 말했습니다. "우리는 동일한 데이터 포인트를 식별하고 기존 데이터 포인트를 참조하여 메탈 렌즈 생성을 위해 기계로 보낼 수 있는 사용 가능한 파일을 확보할 때까지 점차적으로 데이터를 줄였습니다." 새로운 제조 방법을 사용하여 연구원들은 단일 렌즈 망원경을 개발하고 달 표면의 선명한 이미지를 캡처하여 이전 메탈 렌즈보다 물체의 해상도와 훨씬 더 먼 이미징 거리를 달성했습니다. 그러나 이 기술을 최신 카메라에 적용하려면 연구원들은 서로 다른 방향으로 구부러지는 다양한 색상의 빛이 렌즈에 들어올 때 이미지 왜곡과 흐릿함을 유발하는 색수차 문제를 해결해야 합니다.
"우리는 가시 범위에서 더 작고 더 정교한 디자인을 탐색하고 있으며 색수차를 포함한 다양한 광학 수차를 보상할 것"이라고 Ni는 말했습니다. 추가 정보: Lidan Zhang 외, 고효율, 80mm 조리개 Metalens 망원경, Nano Letters (2022). DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03561 저널 정보: Nano Letters 펜실베니아 주립대학교 제공
https://phys.org/news/2023-03-flat-pancake-sized-metalens-images-lunar.html
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