ثمین موتمن فر / کارشناس الکترونیک نوری
سیناپرس: چندسالی است که فناوری شنل‌های نامریی کننده و شنل‌های زمان توجه اذهان عمومی را به خود جلب کرده است. این شنل‌ها که روز به روز ارتقا پیدا کرده و کامل‌تر می‌شوند می‌توانند اجسام یا وقایع را مخفی کنند. اخیرا پژوهشگران آمریکایی شنل زمان جدیدی ابداع کرده‌اند که به آنها اجازه می‌دهد علاوه بر اینکه وقایع را از دید همگان پنهان کنند، بلکه اطلاعات سری را به صورت کاملا خصوصی و ایمن رد و بدل کنند.
تفاوت شنل نامریی کننده با شنل زمان
شنل نامریی‌کننده، اجسام را از منظر دید مخفی می‌کند ولی یک شنل زمان وقایع را توسط دستکاری نور عبوری از دید زمان پنهان می‌کند.
برای درک بهتر نحوه عملکرد شنل زمان می‌توان ردیفی از خودرو را در نظر گرفت که در طول جاده با سرعت حرکت می‌کنند. این خودروها سپس به صورت همزمان سرعتشان را پایین می‌آورند تا مسیرهای عبوری مابین آنها برای رد شدن عرضی عابران پیاده به وجود آید. زمانی که یکی از خودروها برای رد شدن عابر پیاده توقف می‌کند، بلافاصله پس از آن سرعتش را بالا می‌برد و دوباره به انبوه خودروهای جلوتر از خود ملحق می‌شود. در این حالت کسی نمی‌تواند بگوید که وقفه‌ای در حرکت خودروها ایجاد شده است، در واقع وجود عابر پیاده مخفی شده است.
به همین صورت مسیرهای عبور فوتون‌ها به صورت جزیی می‌توانند دستکاری شوند و شکاف‌های کوچکی ایجاد شود تا اطلاعات در این شکاف‌ها به آسانی مخفی شوند.
اطلاعات پنهانی که خوانده نمی‌شدند
سال گذشته گروهی از پژوهشگران دانشگاه پردو شنلی ساختند که می‌توانست رویدادها را در مسیر یک پرتو نور متوالی با ایجاد چند حفره در زمان پنهان کند. این پدیده اثر تالبوت نام دارد. برای رسیدن به چنین قابلیتی، پژوهشگران از نور لیزر با دو فرکانس مختلف برای ارسال فوتون‌ها از یک فیبر نوری استفاده کردند. یکی از لیزرها به گونه‌ای تنظیم شد که دیگری را به طور موثری پنهان کند. محققان در آن زمان توانستند تقریبا نیمی از اطلاعاتی که در مسیر پرتو نور قرار داده شده بود را با سرعت ۱.۵ گیگابیت بر ثانیه به صورت مخفی منتقل کنند که این سرعت برای استفاده عملی در مخابرات کافی بود. این فرآیند تنها برای فرکانسهای نور و صدا قابل انجام بود. برای مثال هواپیماهای جنگی را به منظور عدم تشخیص آنها توسط رادارهای دشمن می‌شد مخفی کرد.
تنها عیب این شنل در این بود که پیغام به نحوی مخفی می‌شد که هیچکس نمی‌توانست آن را بخواند. این مشکل به تازگی توسط گروه دیگری از پژوهشگران این دانشگاه حل شد.
حقه نور در ارسال اطلاعات فوق سری
جوزف لاکنز مهندس برق دانشگاه پردو درباره شنل جدید می‌گوید: « تفکر عمومی نسبت به این دستگاه نباید محدود به این باشد که از دریافتن اطلاعات توسط فرد یا افرادی جلوگیری به عمل می‌آید بلکه راهی برای برقراری ارتباط هم فراهم می‌شود. یک نفر چیزی نمی‌بیند، دیگری همه چیز را می‌بیند! »
لاکنز و همکارانش دو کانال مخابراتی متفاوت توسط لیزرهای تنظیم شده با فرکانسهای متفاوت ایجاد کردند. یکی از آنها فرکانس عادی و دیگری کانال مخفی‌ساز زمان است. فوتون‌های هر دو لیزر از یک فیبر نوری مشترک عبور می‌کنند اما گیرنده مورد مخاطب تنها کافیست روی کانال سمت راست تنظیم فرکانس کند تا اطلاعات سری را بخواند.
شنل نه تنها می‌تواند پیام‌ها را به مقصد برساند، بلکه به طور موفقیت‌آمیزی می‌تواند از نفوذ عوامل خارجی برای سرقت اطلاعات جلوگیری به عمل آورد. لذا دستگاه فوق روزی خواهد توانست سیستم مخابرات فعلی را با توسعه ارتباطات ایمن متحول کند.
همچنین روز به روز با نزدیکتر شدن به محدودیت سیستم‌های انتقال داده کنونی، نیاز به اندیشیدن ایده‌هایی برای افزایش پهنای باند سیستم‌های مخابراتی با حداقل تغییرات ساختاری در آنها بیشتر احساس می‌شود و این می‌تواند نمونه دیگری از کاربردهای شنل زمان در آینده باشد.
شنل نامریی کننده اجسام
شنل نامریی‌کننده نه تنها اجسام را در معرض نورهای مریی بلکه نسبت به یک یا چند محرک فیزیکی دیگری نیز ناپدید می‌کند. محرک فیزیکی می‌تواند امواج صوتی، شار حرارتی و امواج الکترومغناطیسی مادون قرمز یا فرابنفش باشد. کاربردهای جدیدی چون دستگاه‌های فشرده شده روی یک تراشه خواهد داشت که مانند پیل‌های خورشیدی هم با جریان الکتریکی و هم حرارت سروکار دارند.
مفهوم کلی شنل نامرئی‌کننده اجسام ساده است. درواقع شنل از جنس ماده‌ای است که نور (یا محرک دیگری) را به دور جسم خم می‌کند به طوری که هیچ بخشی از نور توسط جسم پراکنده نمی‌شود. در نتیجه نوری از جسم به چشم نمی‌رسد و از نظر پنهان می‌شود. نتیجه طراحی شنل، یک سیستم پوسته‌ای دو لایه می‌شود. لایه داخلی یک پراکنده ساز قوی است که جریان الکتریکی یا شار حرارتی را دفع می‌کند و حفره هوا نامیده می‌شود. لایه بیرونی بر خلاف لایه داخلی کار می‌کند به طوری که شار حرارتی و جریان را جذب و متمرکز می‌کند. در عمل رسیدن به چنین مفهومی ساده نیست زیرا مواد پیچیده‌ای به نام فرامواد مورد نیاز هستند.
فرامواد
فرامواد یا متامتریال ترکیبات مصنوعی از مواد مختلف هستند که خواص نوری غیر طبیعی از خود نشان می‌دهند و اغلب دارای ساختارهای میکروسکوپی با الگوهای تکرارشونده هستند. آنچه این مواد را غیر معمول کرده است، خاصیت ضریب شکست منفی نور در آنها است، به این معنا که این مواد نور را در جهت مخالف مواد عادی منکسر می‌کنند. مواد الکترومغناطیس تشکیل دهنده آنها می‌تواند با دستکاری مختصر و دقیق در ساختارشان تنظیم شود. این مواد برای اولین بار توسط دیوید اسمیت استاد دانشگاه کالیفرنیا ساخته شد. خواص نامتعارف این مواد سبب شده است از آنها در زمینه‌های مختلف استفاده شود از جمله در مهندسی مایکروویو که می‌توان به کاربرد در موجبرها، جبران پاشندگی، آنتن‌های هوشمند، تولید لنزهای کاملی که امکان مشاهده مستقیم پروتئین‌های منحصربه فرد به وسیله میکروسکوپ نوری را فراهم کرده و اختفای کامل از رادار یا نامرئی سازی اشیا اشاره کرد.
No tags for this post.