桃花茶的功效與作用

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往光纖里填充液體？這確定不是瘋狂的科學實驗嗎？然而，還真有人做了這樣的嘗試。

01

往光纖里填充液體的設計

據(jù)外媒報道，盡管光纖在數(shù)據(jù)傳輸方面非常有效，但它們也相對脆弱。現(xiàn)在，一種實驗性新型光纖通過加入由液體甘油制成的芯可以來解決這一限制。通常情況下，光纖是由固體玻璃或固體透明塑料制成的。

前者能將光脈沖傳輸?shù)礁h的距離，但如果彎曲或拉伸就非常容易斷裂。后者適用于較短的距離如在建筑物內(nèi)，它雖然更容易彎曲但拉伸仍會導致它斷裂。

為了尋求一種替代方案，瑞士Empa研究所的研究人員開發(fā)了一種光纖，該光纖由連續(xù)的液體甘油芯和透明含氟聚合物護套組成。

“纖維的兩種成分必須在200至300攝氏度的高壓下一起通過噴絲器，”這項研究的首席科學家Rudolf Hufenus說道，“因此，我們需要一種具有合適折射率和最低蒸汽壓的液體來生產(chǎn)纖維。”

這種光纖以光脈沖的形式傳輸數(shù)據(jù)的能力跟固體塑料光纖差不多，另外它還擁有更高的抗拉強度--換句話說，它能明顯更好地承受拉伸。

另外，如果纖維被拉伸它的顏色會發(fā)生變化。這是由于同樣數(shù)量的甘油仍存在于纖維中，但由于液體擴散的距離更長，其中的紅色染料粒子彼此之間的距離就會更遠。因此，通過護套發(fā)出的光的顏色會發(fā)生微妙的變化。這種顏色的變化可以用光學傳感器測量從而讓用戶知道光纖--以及裝有光纖的設備--正在伸長或受到拉伸載荷。

不過當纖維被剪到所需的長度時甘油會不會漏出來了呢？“在正常情況下，由于毛細力的作用，液芯被保留在纖維內(nèi)部；然而當對纖維施加壓力時，液體可以被壓出纖維尖端，”Hufenus指出，“這可以通過用熱刀片密封纖維端來防止。”

最終，研究人員希望這種光纖不僅可以用于不那么脆弱的數(shù)據(jù)傳輸，還可以用于微電機或微液壓系統(tǒng)的力傳輸。

02

光纖量子通信紀錄被打破

相對于近乎設想的實驗，光纖在量子通信傳輸上的實驗成功或許更接地氣一些。

量子計算有望在未來幫助研究人員解決一些極其復雜的問題，但在此之前，東芝研究團隊已經(jīng)完成了 600 公里（373 英里）的光纖量子通信實驗。據(jù)悉，傳統(tǒng)計算機中的信息，只用到“0”或“1”這種單比特編碼。但是在量子計算機中，量子比特卻允許疊加態(tài)的存在，從而極大地擴展了潛在的計算能力，意味著它們能夠解決超出常規(guī)計算機能力范圍的問題。

比如去年，國產(chǎn)九章量子計算機在 200 秒內(nèi)完成了一項普通超算需要 25 億年才能完成的計算。

不過量子計算的更大挑戰(zhàn)，在于量子比特對于環(huán)境干擾相當敏感。就算是極其微小溫度變化或波動，都可能對數(shù)據(jù)有效性造成影響，意味著長距離的量子信息傳輸也相當困難。

好消息是，在近日發(fā)表于《自然光子學》期刊上的一篇文章中，東芝研究團隊已經(jīng)介紹了他們通過光纖開展量子通信而創(chuàng)下的新距離紀錄。

實驗成功的關(guān)鍵，在于其開發(fā)的所謂“雙波段穩(wěn)定”新技術(shù)。在量子比特的基礎上，它還會發(fā)送兩個光參考信號。這些信號被編碼為弱光脈沖的相位延遲，其中第一個參考信號的波長，旨在抵消環(huán)境的擾動。而第二個參考信號的工作波長，則與量子比特本身相同，以用于精確控制光的相位。

基于此，東芝團隊得以將量子信號維持在幾十納米以內(nèi)，反之又讓它們能夠在 600 公里的光纖上傳輸數(shù)據(jù) —— 達到了此前紀錄的六倍。盡管這并不是當前已經(jīng)取得的最遠距離的量子信息傳輸紀錄，因為衛(wèi)星傳輸依然憑借 1200 公里（746 英里）的優(yōu)勢高居榜首，但量子互聯(lián)網(wǎng)仍需與衛(wèi)星 / 光線網(wǎng)絡混合使用。

團隊指出，這項技術(shù)或最先用于量子密鑰分發(fā)（簡稱 QKD）。得益于量子物理學的奇怪規(guī)則，這種加密技術(shù)會在被第三方觀察時導致行為改變，使得用戶能夠提高警惕、且對潛在的黑客毫無用處。

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