Tàng hình thời gian

Không hài lòng với việc tàng hình trong không gian, các nhà vật lí vừa đi tới một phương pháp mới tàng hình các sự kiện trong thời gian. Họ khoan một chuỗi những cái lỗ tạm thời vào một dòng dữ liệu quang ở tần số gigahertz sử dụng thiết bị thương mại sẵn có, và có thể đưa đến các ứng dụng trong lĩnh vực viễn thông và điện toán cần che giấu hoặc chia nhỏ thông tin.

Áo tàng hình không gian là những lá chắn làm bằng những “siêu chất liệu” nhân tạo làm bẻ cong sóng ánh sáng đi vòng qua một vật như thể không có vật hay áo tàng hình ở đó – giống hệt như một dòng nước chảy vòng quanh một hòn đá. Một số dụng cụ như thế đã được chế tạo và chứng minh thành công, và nay các nhà vật lí đang hướng sự chú ý của họ sang “tàng hình thời gian”, làm che giấu các sự kiện trong những khoảng thời gian đặc biệt nào đó.

Tàng hình thời gian sử dụng hiệu ứng Talbot

Tàng hình thời gian sử dụng hiệu ứng Talbot

Chậm lại và nhanh lên

Ý tưởng cơ bản là lấy một phần của một sóng đang lan truyền, làm tăng tốc nửa trước và đồng thời làm chậm nửa sau, do đó tạo ra một khoảng trống thời gian tại một điểm nhất định trong không gian trong đó sóng không truyền qua. Rồi sau đó làm chậm nửa trước và tăng tốc nửa sau của sóng, thì bất kì sự kiện nào xảy ra trong khoảng trống thời gian trên sẽ là vô hình trước một người đang thu sóng – sóng tới có dạng một tín hiệu không bị nhiễu có cường độ liên tục và không có vết tích nào của sự kiện.

Vào năm 2012, Alexander Gaeta và các đồng sự trường Đại học Cornell ở Mĩ đã công bố tạo ra được áo tàng hình thời gian đầu tiên trên thế giới. Họ làm bằng cách gửi một chùm ánh sáng hồng ngoại qua một “thấu kính thời gian” làm đổi màu sắc của ánh sáng là một hàm của thời gian – hiệu ứng mang lại một chuyển tiếp rất đột ngột bên trong sóng từ lam sang đỏ. Sau đó họ cho ánh sáng truyền cho một sợi quang, trong đó ánh sáng thuộc những bước sóng khác nhau truyền đi với tốc độ khác nhau, để gây ra một sự trễ thời gian giữa ánh sáng lam (nhanh hơn) và đỏ (chậm hơn), trong đó một sự kiện có thể bị che giấu. Để lấy lại sóng đồng đều và giấu đi bằng chứng cho một sự trễ như thế, sau đó ánh sáng được cho truyền qua một sợi quang thứ hai, làm chậm ánh sáng lam và tăng tốc ánh sáng đỏ, và rồi cho đi qua một thấu kính thời gian thứ hai, ngược lại.

Làm hội tụ thời gian

Các nhà nghiên cứu Cornell đã chứng minh rằng tín hiệu đi cùng với một xung sáng từ một laser thứ hai chiếu vào trong khoảng trống thời gian đó bị giảm đi 10 lần do sự xuất hiện của khoảng trống thời gian, cho nên chứng minh rằng dụng cụ của họ thật sự có thể tàng hình các sự kiện. Tuy nhiên, họ chỉ có thể làm như thế ở những tần số lên tới vài chục kilohertz, tức là thấp hơn nhiều so với tần số gigahertz tiêu biểu của kĩ thuật truyền dữ liệu băng rộng ngày nay. Theo Joseph Lukens thuộc trường Đại học Purdue ở Mĩ, cái hạn chế là những tốc độ rất cao cần thiết để bật mở các thấu kính thời gian nếu như sóng tới chịu sự biến thiên tần số cần thiết, gần như tức thời.

Trong nghiên cứu mới, Lukens và các đồng sự Purdue của ông, Andrew Weiner và Daniel Leaird, khắc phục vấn đề này bằng cách sử dụng một phiên bản thời gian của một hiện tượng gọi là hiệu ứng Talbot. Lần đầu tiên được quan sát vào năm 1836, hiệu ứng Talbot là sự lặp lại hình ảnh của một cách tử nhiễu xạ ở bên ngoài mặt phẳng cách tử khi một sóng phẳng truyền qua. Nó có nguyên nhân là sự giao thoa của các thành phần nhiễu xạ của sóng. Phiên bản thời gian mà nhóm Purdue sử dụng cho gửi một chùm ánh sáng hồng ngoại qua một cách tử pha “thời gian” và sau đó hướng ánh sáng ló ra vào một sợi quang để làm nó tán sắc. Lukens giải thích rằng các tần số khác nhau “lướt qua nhau” và sự giao thoa của chúng tạo ra những khoảng trống trong thời gian. Như vậy không cần sự biến thiên tần số đột ngột ở sóng tới. “Cái khó là tạo ra hiệu ứng Talbot chứ không phải chế tạo thấu kính thời gian mới lạ,” Lukens nói.

Những thời khắc bỏ lỡ

Sử dụng các bộ điều pha bình thường và một laser sóng liên tục, Lukens và các cộng sự đã có thể tạo ra những khoảng trống thời gian ở tần số trên 10 gigabit mỗi giây, dù là độ dài của mỗi khoảng trống có hơi ngắn hơn độ dài của nhóm Cornell (36 so với 50 pico giây, 10-12 s). Lukens cho rằng trong tương lai quân sự có thể sử dụng kĩ thuật này để chống bọn nghe trộm can thiệp vào những thông điệp mật, ý tưởng là người chặn dòng tin sẽ không nhận được bất kì dữ liệu nào truyền đi trong những khoảng trống thời gian đó. Theo ông, cái thực tế hơn là có thể sử dụng nó để tránh các xung đột giữa những tín hiệu khác nhau trong một hệ định tuyến quang học hoặc để đảm bảo khoảng cách giữa những kênh riêng trong các kết nối Internet băng rộng tốc độ cao.

Cuộc đua chính tiếp theo dành cho các nhà nghiên cứu dụng cụ tàng hình là chế tạo “áo tàng hình không-thời gian”, nó sẽ kết hợp khả năng tàng hình không gian và thời gian trong một dụng cụ. Một dụng cụ như vậy sẽ cho phép các sự kiện xây dựng trong một vùng không gian nhất định và trong một khoảng thời gian nhất định không bị ai để ý, và trên lí thuyết có thể cho phép bọn cướp nhà băng vẫn khuất tầm nhìn trong khi đang cuỗm tiền mặc dù chúng vẫn đang trong vùng ghi hình của camera giám sát. Tuy nhiên, thật ra việc chế tạo áo tàng hình không-thời gian sẽ “rất nản”, theo lời Lukens, và ông không “thấy khả năng nó sẽ xảy ra sớm”.

Martin McCall thuộc trường Imperial College ở London, Anh quốc, người có nhóm nghiên cứu đã đề xuất khái niệm áo tàng hình không-thời gian hồi năm 2011, tán thành quan điểm trên. Nói tới tiềm năng ứng dụng của nó trong các hệ định tuyến quang học, ông cho biết nghiên cứu trên “chắc chắn là một bước hướng tới biến khái niệm đó thành một thực tế”. Ông nói rằng khái niệm tàng hình không-thời gian không có khả năng hỗ trợ cho bọn cướp nhà băng, mà theo ông nó mở ra các khả năng hướng tới cải tiến các dụng cụ hiện nay hoạt động tốt hơn.

Nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature.

Nguồn: physicsworld.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Tạo bảng điểm online

Các bài khác


250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 62)
17/11/2019
Giả thuyết Tinh vân 1796 Immanuel Kant (1724–1804), Pierre-Simon Laplace (1749–1827) Trong hàng thế kỉ, các nhà khoa học đã giả
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 61)
17/11/2019
Định luật chất khí Charles 1787 Jacques Alexandre César Charles (1746-1823), Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) “Công việc của chúng ta
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 70)
16/11/2019
Lanthanum Lanthanum là nguyên tố đứng đầu dãy lanthanoid thường được neo bên dưới bảng tuần hoàn: một phiên bản dài đầy
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 69)
16/11/2019
Caesium Chỉ an toàn khi ngâm trong dầu, hoặc trong bình khí nitrogen hoặc khí trơ argon, caesium là một kim loại màu vàng nhạt dễ
Châu Âu đề xuất một phòng thí nghiệm sóng hấp dẫn khổng lồ dưới lòng đất
16/11/2019
Các nhà vật lí ở châu Âu vừa công khai các kế hoạch cho một đài quan trắc sóng hấp dẫn khổng lồ dưới lòng đất, nếu
Thí nghiệm tán xạ electron nghiêng về một bán kính proton nhỏ
15/11/2019
Trong gần một thập kỉ, vấn đề kích cỡ của proton, một hạt cấu thành vật chất nhìn thấy trong vũ trụ, vẫn gây tranh cãi
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 94)
14/11/2019
Các thuật toán lượng tử Thuật toán là một thủ tục tuần tự từng bước cho máy vi tính biết cách giải quyết một vấn
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 93)
14/11/2019
Kiểm soát các qubit Việc tách li các qubit của một máy tính lượng tử để tránh mất kết hợp đòi hỏi một số phương tiện

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com