英国科学家解锁光纤新频段，实现 301,000 Gbps 超高速网络

英国科学家解锁光纤新频段，实现 301,000 Gbps 超高速网络 具体来说，该团队研制了“光放大器和光增益均衡器”，除了商用化的 C 波段和 L 波段之外，还能利用 E 波段和 S 波段进行信号传输。“在我们的装置研发出来之前，没有人能够以可控的方式正确模拟 E 波段信道，” 参与该项目的阿斯顿大学研究人员之一伊恩・菲利普斯 (Ian Phillips) 表示。

日本在标准商用光纤中创下 402 Tbps 传输速率的世界纪录

日本在标准商用光纤中创下 402 Tbps 传输速率的世界纪录 由日本国家信息通信研究机构（NICT）光子网络实验室领导的国际联合研究小组演示了创纪录的 37.6THz 总光传输带宽，从而在标准市售光纤中创下了每秒 402Tbps 的新数据速率记录。NICT 在 50 公里长的单光缆上通过 1505 个信道传输信号，使用了 6 种放大器和 1 个光增益均衡器实现了以上记录。该技术可以使用现有光纤基础设施的情况下，让数据传输速率容量高出此前纪录 25%，传输带宽增加 35%，表明当前光纤措施仍有很大的潜力值得挖掘。

日本NTT研发的新型磷化铟基调制器打破光纤数据传输速度纪录

日本NTT研发的新型磷化铟基调制器打破光纤数据传输速度纪录 CDM 是光通信系统中使用的光发射器，可在光通过光纤传输之前，通过调制振幅和相位将信息添加到光上。日本 NTT 创新设备公司的 Josuke Ozaki 说："视频分发和网络会议服务等需要数据容量的服务已经普及，预计未来还会推出更加丰富我们生活的服务。要实现新服务，提高支持后台的光传输系统的总数据传输速率非常重要。如果光传输能力不足，就很难实现新的便捷服务和数据社会。此外，开发单个模块即可覆盖 C+L 波段的光发射器可实现灵活的网络操作，并降低设备成本。"CDM 照片 资料来源：Josuke Ozaki，NTT 创新设备公司Ozaki 将在 2024 年 3 月 24-28 日于圣地亚哥会议中心举行的全球光通信与网络盛会 OFC 上介绍这项研究。波特率是衡量数据传输速度的标准之一，它表示通信信道中每秒发生的信号变化次数。波特率越高，每个信道所需的调制信号带宽就越大，传统 C 波段可传输的信道数量就越少。因此，将波长带宽从 C 波段扩展到 L 波段（合称 C+L 波段）就显得更为重要。虽然由半导体 InP 制成的调制器具有出色的光学和射频特性，但它们表现出强烈的波长依赖性，因此很难扩展其波长范围。为了克服这一难题，研究人员开发了一种新型 InP 调制器芯片，它具有优化的半导体层和波导结构，可以在很宽的波长范围内工作。通过使用这种新型调制器芯片，他们实现了世界上首个使用 InP 调制器芯片的 CDM，该芯片可在 C+L 波段传输，封装体尺寸仅为 11.9 × 29.8 × 4.35 mm3。在 C+L 波段，新型 CDM 的电光 3 dB 带宽超过 90 GHz，最大传输时的插入损耗小于 8 dB，消光比大于等于 28 dB。研究人员还在使用 180 Gbaud 概率星座形 144 级正交幅度调制（PCS-144QAM）信号的实验中应用了他们的新型 CDM，在 C+L 波段 80 千米标准单模光纤上实现了前所未有的 1.8 Tbps 净比特率。据研究报告的作者称，这是首次证明基于 InP 的 CDM 可以在 C+L 波段工作，也是 CDM 每波长传输容量的世界纪录。该 CDM 的 Alpha 样品已准备就绪，可从 NTT Innovative Devices 公司发货。"下一步是进一步提高波特率，以实现更高的传输速度，"Ozaki 说。"为此，必须找到新的调制器结构和装配配置，包括驱动芯片和封装，以实现更高的 EO 带宽、更低的功耗和更小的外形尺寸。"编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

研究人员展示了"挤压"红外光的新方法

研究人员展示了"挤压"红外光的新方法 研究人员已经证明，一种特定类型的氧化物膜可以比块体晶体更有效地限制红外光，这对下一代红外成像技术具有重要意义。这些薄膜膜在压缩波长的同时保持所需的红外频率，从而实现更高的图像分辨率。研究人员利用过渡金属钙钛矿材料和先进的同步加速器近场光谱，表明这些膜中的声子极化子可以将红外光限制在其波长的 10% 以内。这一突破可能带来光子学、传感器和热管理领域的新应用，并可能轻松集成到各种设备中。图片来源：北卡罗来纳州立大学 Yin Liu“薄膜膜保持了所需的红外频率，但压缩了波长，使成像设备能够以更高的分辨率捕捉图像，”该论文的共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学材料科学与工程助理教授 Yin Liu 说道。“我们已经证明，我们可以将红外光限制在其波长的 10% 以内，同时保持其频率 - 这意味着波长循环所需的时间相同，但波峰之间的距离要近得多。块状晶体技术将红外光限制在其波长的 97% 左右。”“这种行为以前只是理论上的，但我们能够通过我们制备薄膜膜的方式和我们对同步加速器近场光谱的新用途首次在实验中证明它，”该论文的共同主要作者、北卡罗来纳州立大学材料科学与工程助理教授 Ruijuan Xu 说道。为了这项工作，研究人员使用了过渡金属钙钛矿材料。具体来说，研究人员使用脉冲激光沉积在真空室中生长出 100 纳米厚的钛酸锶 (SrTiO3) 晶体膜。这种薄膜的晶体结构质量很高，这意味着它几乎没有缺陷。然后将这些薄膜从生长它们的基底上取下，并放置在硅基底的氧化硅表面上。研究人员随后利用劳伦斯伯克利国家实验室先进光源的技术，在钛酸锶薄膜暴露于红外光时对其进行同步近场光谱分析。这使研究人员能够在纳米级捕捉到材料与红外光的相互作用。要了解研究人员学到了什么，我们需要讨论声子、光子和极化子。声子和光子都是能量在材料之间传播的方式。声子本质上是由原子振动引起的能量波。光子本质上是电磁能的波。可以把声子看作是声能的单位，而光子是光能的单位。声子极化子是准粒子，当红外光子与“光学”声子（即可以发射或吸收光的声子）耦合时就会产生。“理论论文提出了这样一种观点，即过渡金属钙钛矿氧化物膜将允许声子极化子限制红外光，”刘说。“而我们的工作现在表明，声子极化子确实限制了光子，并且还阻止光子超出材料表面。这项工作建立了一类用于控制红外波长光的新型光学材料，在光子学、传感器和热管理方面具有潜在的应用，想象一下，能够设计出使用这些材料通过将热量转化为红外光来散热的计算机芯片。”“这项工作也令人兴奋，因为我们展示的制造这些材料的技术意味着薄膜可以很容易地与各种各样的基底集成，”徐说。“这应该可以轻松地将这些材料整合到许多不同类型的设备中。”编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究人员利用量子密钥创造了新的安全信息传输距离纪录：100公里

研究人员利用量子密钥创造了新的安全信息传输距离纪录：100公里 德国电信大学的研究团队通过 100 公里长的光纤电缆，成功地安全分发了量子加密密钥。资料来源：德国技术大学丹麦科技大学（DTU）的科学家通过连续可变量子密钥分发（CV QKD）技术分发量子安全密钥，在安全通信领域取得了突破性进展。该团队创造了一项新纪录，使该技术的有效距离达到了前所未有的 100 公里，这是 CV QKD 技术所能达到的最远距离。这种方法的优势在于它可以应用于现有的互联网基础设施。量子计算机对现有的基于算法的加密技术构成了威胁，目前这种加密技术可以确保数据传输不被窃听和监视。目前，量子计算机还没有强大到足以破解这些加密算法的地步，但这只是时间问题。如果量子计算机成功破解了最安全的算法，那么它就为所有通过互联网连接的数据敞开了大门。这加速了基于量子物理学原理的新加密方法的开发。但要取得成功，研究人员必须克服量子力学的一个难题确保较长距离内的一致性。迄今为止，连续可变量子密钥分发技术在短距离内最有效。"我们实现了一系列改进，尤其是在沿途光子损耗方面。在这次发表在《科学进展》（Science Advances）上的实验中，我们通过光缆将量子加密密钥安全分发了 100 公里。"德国技术大学副教授托比亚斯-盖林（Tobias Gehring）说："这是使用这种方法的创纪录距离。"他与德国技术大学的一组研究人员的目标是能够通过互联网在全球范围内分发量子加密信息。"来自光量子态的密匙当数据需要从 A 发送到 B 时，必须对其进行保护。加密将数据与发送方和接收方之间分发的安全密钥结合起来，这样双方都能访问数据。在数据传输的过程中，第三方一定不能找出密钥，否则，加密就会被破坏。因此，密钥交换对数据加密至关重要。量子密钥分发（QKD）是研究人员正在研究的一种用于重要交换的先进技术。该技术利用量子力学粒子（称为光子）发出的光来确保加密密钥的交换。研究小组：（前排）Adnan A.E. Hajomer、Nitin Jain、Ulrik L. Andersen（后排）Ivan Derkach、Hou-Man Chin、Tobias Gehring。资料来源：德国技术大学当发送者发送用光子编码的信息时，光子的量子力学特性就会被利用，为发送者和接收者创建一个独一无二的密钥。其他人试图测量或观察量子态光子时，会立即改变光子的状态。因此，物理上只有通过干扰信号才能测量光。"不可能复制量子态，就像复制一张 A4 纸一样如果你尝试复制，那将是一个低劣的副本。这就是无法复制密钥的原因。"托比亚斯-盖林解释说："这可以保护健康记录和金融部门等关键基础设施免遭黑客攻击。通过现有基础设施工作连续可变量子密钥分发（CV QKD）技术可以集成到现有的互联网基础设施中。使用这项技术的优势在于可以建立一个类似于光通信的系统。互联网的支柱是光通信。它通过光导纤维中的红外线发送数据。光导纤维的作用是在电缆中铺设光导，确保我们能在全球范围内发送数据。通过光纤电缆发送数据的速度更快、距离更远，而且光信号不易受到干扰，技术术语称之为噪音。"这是一项已经使用了很长时间的标准技术。因此，你不需要发明任何新东西就能用它来分发量子密钥，而且它还能大大降低实施成本。而且，我们可以在室温下工作，"托比亚斯-盖林解释说："但 CV QKD 技术在较短的距离内效果最佳。我们的任务是增加距离。100公里是朝着正确方向迈出的一大步"。研究人员通过解决限制他们的系统在更远距离上交换量子加密密钥的三个因素，成功地增加了距离。机器学习提供了对影响系统的干扰的早期测量。这些干扰被称为"噪音"，例如，电磁辐射会扭曲或破坏正在传输的量子态。较早地检测到噪声可以更有效地减少其相应的影响。此外，研究人员还能更好地纠正因噪音、干扰或硬件缺陷而可能出现的错误。"在我们即将开展的工作中，我们将利用这项技术在丹麦各部委之间建立一个安全通信网络，以确保他们的通信安全。我们还将尝试在哥本哈根和欧登塞等地之间生成秘密密钥，使在这两个城市都设有分支机构的公司能够建立量子安全通信，"托比亚斯-盖林说。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究人员发现可使用激光隔空篡改纸质二维码等

研究人员发现可使用激光隔空篡改纸质二维码等 现在，打印好的纸质二维码，可能也不安全了。最近，日本东海大学的研究人员开发出一种远距离、超隐蔽的二维码篡改方式。 研究人员利用肉眼不可见的激光照射色块，就能决定摄像头的识别结果。经过照射之后，虽然肉眼看不出区别，但在摄像头的视角下原本是黑色的模块就会被识别为白色。 在暗处，波长超过 600 纳米的光几乎无法被人眼识别，即使在亮处，也无法看到超过 700 纳米的光。而摄像头在 700 纳米的波长下依然有 50% 以上的捕捉率。 本实验中，研究人员使用了 10 毫瓦的 635 纳米 (红色可见光) 和 785 纳米 (红外线) 的光分别在不同距离对二维码进行了照射。其中 0~50 米为真实距离，100 米距离则通过镜面反射实现。