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トポロジカル絶縁体 - レーザーの基礎

15.02.2018

イスラエルと米国の研究者は、トポロジカル絶縁体の類似物を含むレーザーの概念を解明しました。これらの材料は電子を一方向にのみ伝導するため、それらを通過する伝送は干渉を受けにくくなります。レーザーの場合、光子を伝導する同様の構造を使用することが提案されました。計算によると、トポロジカル絶縁体を使用したレーザーのエネルギー効率は、「古い」原理に基づくレーザーのエネルギー効率よりも数倍高くなります。

トポロジカル絶縁体の表面は、導電性の高い材料の非常に薄い層であり、コアは誘電体でできています。それらは二次元と三次元です。議論中の記事の著者によって提案されたレーザーモデルでは、XNUMX次元の絶縁体が使用され、それぞれが織り交ぜられたリングのネットワークで構成されていました。外輪のみ導電性があります。これらのリングの XNUMX つまたは複数が失敗した場合、目的の方向への粒子の流れは停止せず、干渉は発生しません。これにより、ビームを伝導するための追加のエネルギー損失を回避できます。これは、トポロジカル絶縁体に基づくレーザーに同じ出力のビームを供給するのに必要なエネルギーが少ないことを意味します。

トポロジカル絶縁体の原理を利用したレーザーのもう XNUMX つの特徴は、動作に電磁界を必要としないことです。これにより、そのようなデバイスの使用に関する多くの制限が取り除かれます。そして、新しいタイプのレーザーのプロトタイプを使った実験で、理論上の仮定が確認されました。トポロジカル絶縁体のリングの外側の列に送り込まれたエネルギーは、この絶縁体の周囲全体を光子の形で一方向に通過し、別の点から光ビームの形で出ました。

説明されているレーザーは、光学系だけでなく、量子ネットワークにも使用できます。さらに、彼らの助けを借りて、より高速で信頼性の高い電子機器を作成できる可能性があります。

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量子もつれのエントロピー則の存在が証明された 09.05.2024

量子力学は、その神秘的な現象や予期せぬ発見で私たちを驚かせ続けています。最近、理化学研究所量子コンピューティングセンターの Bartosz Regula 氏とアムステルダム大学の Ludovico Lamy 氏が、量子もつれとそのエントロピーとの関係に関する新しい発見を発表しました。量子もつれは、現代の量子情報科学技術において重要な役割を果たしています。ただし、その構造は複雑であるため、理解と管理が困難になります。レグルスとラミーの発見は、量子のもつれが古典系と同様のエントロピー規則に従うことを示しています。この発見は、量子情報科学技術の分野に新たな視点をもたらし、量子のもつれと熱力学との関係についての理解を深めます。研究結果は、もつれ変換の可逆性の可能性を示しており、これにより、さまざまな量子技術での使用が大幅に簡素化される可能性があります。新しいルールを開く ... >>

ミニエアコンソニーレオンポケット5 09.05.2024

夏はリラックスしたり旅行したりするのに最適な時期ですが、多くの場合、暑さが耐え難い苦痛に変わることがあります。ソニーの新製品、Reon Pocket 5 ミニエアコンをご紹介します。ユーザーにとって夏をより快適にすることを約束します。ソニーは、暑い日に体を冷やすユニークなデバイス、Reon Pocket 5 ミニコンディショナーを導入しました。首にかけるだけでいつでもどこでも涼しさを楽しめます。運転モードの自動調整と温度・湿度センサーを搭載したミニエアコンです。革新的なテクノロジーのおかげで、Reon Pocket 5 はユーザーのアクティビティや環境条件に応じて動作を調整します。ユーザーはBluetooth経由で接続された専用モバイルアプリを使用して簡単に温度を調整できます。さらに、ミニコンディショナーを取り付けられる、便利な特別デザインのTシャツとショーツも用意されています。デバイスはああ、 ... >>

スターシップのための宇宙からのエネルギー 08.05.2024

新技術の出現と宇宙計画の発展により、宇宙での太陽エネルギーの生産がより実現可能になってきています。スタートアップ企業のトップである Virtus Solis は、SpaceX の Starship を使用して地球に電力を供給できる軌道上発電所を構築するというビジョンを共有しました。スタートアップ企業のVirtus Solisは、SpaceXのStarshipを利用して軌道上に発電所を建設するという野心的なプロジェクトを発表した。このアイデアは太陽エネルギー生産の分野を大きく変え、より利用しやすく、より安価になる可能性があります。このスタートアップの計画の中核は、Starshipを使って衛星を宇宙に打ち上げるコストを削減することだ。この技術的進歩により、宇宙での太陽エネルギー生産は従来のエネルギー源と比べてより競争力のあるものになると期待されています。 Virtual Solis は、Starship を使用して必要な機器を配送し、軌道上に大型太陽光発電パネルを構築することを計画しています。ただし、重要な課題の 1 つは、 ... >>

強力なバッテリーを作成する新しい方法 08.05.2024

技術の発展とエレクトロニクスの使用拡大に伴い、効率的で安全なエネルギー源を作り出すという問題はますます緊急になっています。クイーンズランド大学の研究者らは、エネルギー産業の状況を変える可能性のある高出力亜鉛ベース電池を開発するための新しいアプローチを発表した。従来の水ベースの充電式電池の主な問題の 1 つは電圧が低いことであり、そのため最新の機器での使用が制限されていました。しかし、科学者によって開発された新しい方法のおかげで、この欠点は見事に克服されました。研究の一環として、科学者たちは特別な有機化合物であるカテコールに注目しました。これは、バッテリーの安定性を向上させ、効率を高めることができる重要なコンポーネントであることが判明しました。このアプローチにより、亜鉛イオン電池の電圧が大幅に向上し、競争力が高まりました。科学者によると、このようなバッテリーにはいくつかの利点があります。彼らはbを持っています ... >>

温かいビールのアルコール度数 07.05.2024

最も一般的なアルコール飲料の 1 つであるビールは、飲む温度によって変化する独自の味を持っています。国際的な科学者チームによる新しい研究で、ビールの温度がアルコールの味の知覚に大きな影響を与えることが判明しました。材料科学者のレイ・ジャン氏が主導したこの研究では、温度が異なるとエタノールと水分子が異なる種類のクラスターを形成し、それがアルコールの味の知覚に影響を与えることが判明した。低温ではより多くのピラミッド状のクラスターが形成され、「エタノール」の辛味が軽減され、飲み物のアルコール感が軽減されます。逆に温度が上がるとクラスターが鎖状になり、アルコール感が強くなります。これは、白酒などの一部のアルコール飲料の味が温度によって変化する理由を説明します。得られたデータは飲料メーカーに新たな可能性をもたらします。 ... >>

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小型宇宙探査船の群れ 25.09.2023

星間旅行の夢は、何世代にもわたって心の中に生き続けてきましたが、数多くの技術的な障害により、今のところ実現することはできません。しかし、国際的な科学者グループは、これらの障害を回避する方法があると信じています。彼らのアイデアは、強力なレーザーを使用して、それぞれの重さがわずか数グラムの数千のマイクロプローブの群れをプロキシマ・ケンタウリに送信することです。これらの探査機は直径 100 万キロメートルの巨大なレンズを形成し、移動中に光通信を維持します。ただし、この野心的なアイデアには、強力なレーザーを動作させるために 100 億ドルの投資と 100 ギガワットの電力が必要です。

現在、宇宙研究の分野では、数十年以内に相対論的速度に達し、近くの星に到達できる宇宙船を作るためのXNUMXつの主要プロジェクトが進行中である。 XNUMXつはブレイクスルー・スターショット計画（アルファ・ケンタウリへの旅）、もうXNUMXつは謎の物体「オウムアムア」を迎撃・研究することを目的としたリラ計画です。これらのプロジェクトには、主な任務に加えて、星間通信ネットワークの構築も含まれています。

星間研究イニシアチブの下で活動する科学者チームは、重さわずか数グラムの宇宙船の群れを構築し、強力なレーザー光線を使用してそれらをプロキシマ・ケンタウリに向けて誘導し、地球との光通信を維持するというアイデアに基づいて研究を実施した。 Universe Todayの報道によると、チームは何年もの間、XNUMX台以上の小型探査機を使って近くの星を研究する最良の方法の研究に取り組んできたという。

近い将来、レーザー出力約 100 GW、コスト約 100 億ドルなどの制限があり、妥当な時間内に最も近い星に送ることができる宇宙船の質量に上限が設けられます。、数百年ではなく数十年以内に。これは、宇宙船の質量がわずか数グラムに制限されていることを意味します。しかし、科学者が船を進水させる方法を開発できれば、群れ全体を送ることが可能になるでしょう。

この考えには多くの疑問があります。たとえば、船を星間塵から守る方法や、相対論的な速度でのブロードバンド通信をサポートする方法などです。考えられる解決策は swarm アーキテクチャです。星間空間で XNUMX 台の宇宙船を検出するのは難しい場合がありますが、XNUMX つのシステムを構成する数百台または数千台の宇宙船について話している場合、状況は変わります。

数百機に達するまで、100年間かけて段階的に数百機の探査機を打ち上げることが提案されている。通信は、プローブのクロックと同期した XNUMX GW レーザーによってサポートされます。探査機の形成は、最初と最後のデバイスの発射速度を調整することによって確実に行われます。中には失敗する人もいるかもしれませんが、ほとんどは目標を達成できるでしょう。

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