Vedci našli spôsob, ako šíriť zvukové vlny len jedným smerom. Táto metóda nám otvára dvere k novým technológiám
Autori štúdie našli po rokoch spôsob, ako šíriť zvukové vlny len jedným smerom bez toho, aby sa utlmili.
Výskumníci z inštitútu ETH Zurich vysvetľujú, že vlny sa typicky šíria rovnako smerom vpred, ako aj smerom vzad. Takéto šírenie vĺn nám dovoľuje rozprávať sa s niekým na diaľku, no v technickej sfére výskumníci niekedy vyžadujú, aby vlny smerovali len jedným smerom.
Pred desiatimi rokmi dokázali vedci zabrániť zvukovým vlnám, aby sa šírili smerom vzad. To ale zároveň spôsobilo, že vlny šíriace sa smerom vpred boli taktiež ovplyvnené. V rámci nového výskumu sa autorom podarilo vytvoriť metódu, ktorá bráni vlnám šíriť sa vzad, no zároveň neovplyvňuje ich schopnosť propagácie vpred. Autori štúdie veria, že v budúcnosti môžu túto istú metódu uplatniť na elektromagnetické vlny.
Základom pre metódu jednosmerného šírenia zvukových vĺn sú oscilácie. Tie vznikajú, keď dynamický systém periodicky opakuje svoje správanie.
“Strávil som dobrú časť svojej kariéry, aby som tomuto fenoménu bránil,” vysvetľuje Nicolas Noiray, vedúci nového výskumu.
Jednosmerné šírenie vĺn
V rámci novej štúdie Noiray skúsil využiť neškodné udržujúce sa aeroakustické oscilácie na to, aby umožnil zvukovým vlnám šíriť sa len v jednom smere a bez akýchkoľvek neželaných strát. To dokázali výskumníci pomocou zariadenia, ktoré sa nazýva cirkulátor. Toto zariadenie kompenzuje nevyhnutný útlm zvukových vĺn tým, že sa cirkulátor synchronizuje s prichádzajúcimi vlnami. To dovoľuje vlnám získať energiu z oscilácií.
Cirkulátor sa mal skladať z diskovej medzery, cez ktorú výskumníci prefukovali víriaci sa vzduch z jednej strany, pomocou otvoru v strede štruktúry. Vysvetľujú, že vďaka špecifickej kombinácii rýchlosti vzduchu a intenzite jeho vírenia vzniká v diskovej medzere pískajúci zvuk.
Neprehliadni
Výskumníci následne analyzovali mechanizmus tohto pískajúceho zvuku a k cirkulátoru pridali tri akustické vodiče vĺn, ktoré boli usporiadané okolo cirkulátoru v tvare trojuholníka. Na vytváraní cirkulátora výskumníci z ETH pracovali niekoľko rokov. Počas tohto obdobia vyvíjali a teoreticky modelovalo rôzne časti cirkulátora. Len nedávno dostali možnosť experimentálne demonštrovať šírenie zvukových vĺn len jedným smerom.
Na to použili zvuk o frekvencii okolo 800 Hertzov, čo predstavuje približne vysoké G sopránu. Túto frekvenciu poslali cez prvý vodič vĺn a následne merali ako sa zvuk šíril druhým a tretím vodičom. Presne podľa očakávaní sa zvuková vlna nedostala k tretiemu vodiču. Výskumníci zároveň pozorovali, že vlna šíriaca sa smerom vpred bola ešte silnejšia, než akú ju poslali do systému.
Cirkulátor je prelomové zariadenie, no autori štúdie ho stále vidia ako “silný hračkársky model”. Ide o zariadenie, ktoré ukazuje všeobecný postup manipulácie vĺn. Výskumníci veria, že zariadenie na podobnom princípe by mohli v budúcnosti využiť aj pri manipulácií iných vĺn. Manipulovanie vĺn by sme mohli využiť v pokročilejších radarových alebo komunikačných systémoch.
Výskum zvuku
Zaujímavou v tomto smere je aj štúdia, za ktorou stoja vedci z inštitútu Neilsa Bohra. Týmto výskumníkom sa podarilo uložiť svetlo ako zvuk a tento objav by nás mohol priblížiť ku kvantovému internetu.
Nová technológia pozostáva z drobného bubna, ktorý ukladá dáta poslané svetlom ako zvukové vibrácie a ak je to potrebné, potom ich pošle znova vo forme svetla. Nový výskum dokazuje, že mechanická pamäť pre kvantové dáta môže predstavovať tú správnu cestu pre vývoj mimoriadne bezpečného internetu s obrovskými rýchlosťami.
Ako projekt opisujú vedci, ide o vecičku viditeľnú voľným okom, v ktorej sa dokážu vytvoriť kvantové stavy. Už spomenutý kvantový bubon je drobná membrána vyrobená z keramického materiálu a s dierami rozmiestnenými vo vzorci pozdĺž jej hrán. Keď vedci “zabúchajú” na bubon laserom, začína vibrovať tak rýchlo a bez ruchov, že začínajú platiť pravidlá kvantovej mechaniky.
V rámci nového výskumu sa vedcom podarilo dokázať, že toto zariadenie môže hrať kľúčovú úlohu pri sieti kvantových počítačov budúcnosti. Výskumníkom sa podarilo vytvoriť kvantovú pamäť tým, že pretvorili svetelné signály na zvuk. Ak ťa tento výskum zaujal, viac sa môžeš dočítať v tomto článku.
Komentáre