Создано устройство, излучающее радиоволны практически без потребления энергии, но, не нарушающее законов физики при этом

Коммуникационная система

Группа ученых и инженеров из Стэнфордского и Вашингтонского университетов разработала новую технологию маломощных радиокоммуникаций, которая, на первый взгляд, нарушает некоторые из базовых законов физики. Информация в этой системе передается путем замыкания и размыкания электронного ключа, транзистора, который соединяет резистор с антенной определенной конфигурации. При этом, в саму передающую антенну не подается никакой дополнительной энергии.

В обычных радиосистемах также присутствуют подобные ключи или их более сложные аналоги, называемые модуляторами. Эти ключи соединяют выходы генераторов синусоидальных сигналов большой частоты с передающей антенной или промежуточным усилителем мощности.

Но в новой системе генератор сигнала не требуется, вместо этого используются случайные тепловые помехи, возникающие в каждом электронном компоненте вследствие теплового движения свободных электронов. В данном случае роль электронного компонента выполняет специальный резистор, а в качестве ключа используется транзистор, не имеющий подвижных частей, так что все затраты энергии на стороне передатчика заключаются в очень малых количествах, требующихся лишь для переключения транзистора.

Все это выглядит столь невероятно, что во время проведения экспертной оценки данного достижения, рецензенты попросили исследователей предоставить объяснение того, как работа этой системы не нарушает второго закона термодинамики. Ибо в случае нарушения этого закона вышло бы так, что был изобретен новый вид вечного двигателя, что, как нам хорошо известно, принципиально невозможно.

Принцип передачи сигнала

И тут же вскрылась другая особенность данной системы. Согласно одной из интерпретаций второго закона термодинамики, тепло произвольно может перетекать от более горячего объекта к более холодному. В данном случае роль потока тепла играет передаваемый сигнал, несущий информацию, а приемник сигнала работает как холодильник. И если передатчик практически не потребляет энергию, то на стороне приемника она расходуется в достаточно значимых количествах, порядка двух Ватт.

Так что с точки зрения физики новая система совсем не является вечным двигателем. А с учетом того, что все затраты энергии происходят на стороне приемника какой-нибудь базовой станции, где обычно отсутствуют проблемы с энергией, то данная технология выгляди вполне себе жизнеспособно.

И если объединить способность такой низкоэнергетической передачи данных с методами получения энергии из окружающей среды, то откроются совершенно новые возможности для создания миниатюрных датчиков, бесконтактных кредитных карт, имплантируемых медицинских устройств и т.п., не нуждающихся в батареях или других источниках питания.

В своей дальнейшей работе исследователи планируют повысить скорость передачи данных, увеличить дальность работы системы и проверить все это на реальных устройствах, первыми из которых будут медицинские имплантаты. В качестве источника сигнала в таких устройствах будет использоваться уже не отдельный резистор, а тепловые шумы, возникающие прямо в живых тканях.

Ключевые слова:
Коммуникации, Передача, Данные, Тепло, Шум, Электрон, Сигнал, Энергия

Первоисточник

Другие новости по теме:

  • Blueguard – мобильный телефон в качестве ключа.
  • Законы квантовой физики могут стать основой технологий изготовления одноразовой памяти, предназначенной для систем компьютерной безопасности
  • Создано новое устройство, способное принимать данные и одновременно получать энергию
  • Ученые обнаружили, что поведение наночастиц в некоторых условиях нарушает второй закон термодинамики
  • Созданы «водяные» аналоги транзисторов, работающие намного быстрее своих полупроводниковых собратьев
  • Share Button

    Материалы по теме:

    Ученые продемонстрировали масштабируемую архитектуру спинтронного вероятностного компьютера
    Исследователи из университета Тохоку, университета Мессины и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали и продемонстрировали работоспособность спинтронного вероятностного компьютера (p-компьютера), построенного на базе новой масштабируемой ...
    Новый экспериментальный фотонный чип обеспечивает скорость передачи данных в 44 терабита в секунду по обычному оптоволокну
    Исследовательская группа, в состав которой входили ученые из университетов Монаша и RMIT, Австралия, стала обладателем своего рода рекорда по скорости передачи данных через стандартную ...
    Новые наноантенны могут обеспечить практическую реализацию безопасных кантовых коммуникаций на дальние расстояния
    Напомним нашим читателям, что информация в классических компьютерах кодируется последовательностью 1 и 0, что реализуется при помощи достаточно простых электронных методов. Также такая кодировка ...
    Создан первый в мире полностью кремниевый оптический передатчик, обеспечивающий скорость в 100 гигабит в секунду
    Группа исследователей из центра ORC (Optoelectronics Research Centre) Саутгемптонского университета, Великобритания, разработали и продемонстрировали первый в своем роде оптический передатчик, полностью изготовленный из кремния, ...
    Новые кремниевые волноводы компании IBM — большой шаг к созданию оптических компьютеров
    В течение последнего десятилетия в мире сложилась весьма печальная ситуация с соблюдением известного всем закона Гордона Мура. Согласно информации, предоставленной специалистами компании IBM, тактовая ...
    You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

    Leave a Reply

    Яндекс.Метрика