Synopsis: Alice and Bob Go Nonlinea

Synopsis: Alice and Bob Go Nonlinear

Synopsis Image
APS/Carin Cain
Nonlinear Time Reversal in a Wave Chaotic System
Matthew Frazier, Biniyam Taddese, Thomas Antonsen, and Steven M. Anlage
Phys. Rev. Lett. 110, 063902 (2013)
Published February 7, 2013
Nonlinear devices added to linear systems often yield new, useful phenomena, an example being frequency-doubling crystals that combine two laser photons to create a photon of twice the energy. In a paper in Physical Review Letters, Matthew Frazier and colleagues at the University of Maryland, College Park, report experiments in which they put a nonlinear frequency-multiplying device into a chaotic bath of electromagnetic waves and find signal propagation effects that might launch a new kind of secure communication.

The equations that describe electromagnetic waves are linear and time invariant, which means that signals propagating forward in time can be recorded, played backwards (i.e., time reversed), and sent back along the incoming path, returning exactly to their source. Frazier et al. built a metal box with ports to couple microwave radiation in and out. Two of the ports are equipped with conventional linear antennas, but the third is an antenna incorporating a nonlinear element (in this case a diode). A scattering device in the box creates a chaotic electromagnetic environment to mask the signals and ensure complex signal paths.

A signal sent into one linear port of the chamber will bounce around and eventually hit the nonlinear antenna, which responds by producing signals at new frequencies. These new frequencies are then recorded at the other linear port, and then played backwards into the box, whereupon they reverse their propagation and return precisely focused onto the nonlinear element, regardless of how complex the path is. Among the applications envisaged by the authors is a communications network in which messages broadcast by Alice in a wide area are picked up by Bob with a nonlinear receiver at a secret location (not even known to Alice). Only that location will receive the reversed playback; Eve the eavesdropper will only detect garbled signals from the chaotic wave environment. – David Voss

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ข้อสรุป: อลิซและบ๊อบไปไม่เชิงเส้น

รูปข้อสรุป
APS/Carin คาอินคือใคร
ย้อนกลับเวลาไม่เชิงเส้นในระบบคลื่นวุ่นวาย
Matthew ฟราเซียร์ Biniyam Taddese, Thomas Antonsen และ Steven M. Anlage
Lett นับย้อนหลัง 110, 063902 (2013)
7 กุมภาพันธ์ 2013 เผยแพร่
อุปกรณ์ไม่เชิงเส้นเพิ่มระบบเชิงเส้นมักจะผลผลิตใหม่ ประโยชน์ปรากฏการณ์ ตัวอย่างที่มีความถี่จะผลึกที่รวมสอง photons เลเซอร์สร้างเราสองพลังงาน ในกระดาษใน ตัวตรวจสอบทางกายภาพ ฟรา เซียร์ Matthew และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยแมริแลนด์ จพาร์ก รายงานการทดลองที่พวกเขาใส่อุปกรณ์ไม่เชิงเส้นคูณความถี่ลงในน้ำวุ่นวายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และผลการเผยแพร่การค้นหาสัญญาณที่อาจเปิดใหม่ของจองสื่อสาร

สมการที่อธิบายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นเส้นตรง และเวลานิ่ง ซึ่งหมายความว่าสัญญาณเผยแพร่ไปในเวลาที่สามารถบันทึก เล่นย้อนกลับ (เช่น เวลาย้อนกลับ), และส่งกลับตามเส้นทางขาเข้า พบว่า แหล่งที่มา ฟราเซียร์ et al. สร้างกล่องโลหะกับพอร์ตที่สองรังสีไมโครเวฟและออก สองพอร์ตพร้อมเสาอากาศเชิงเส้นทั่วไป แต่ที่สามคือ เสาอากาศอีกทั้งยังมีองค์ประกอบไม่เชิงเส้น (ในกรณีนี้เป็นไดโอด) อุปกรณ์ scattering ในกล่องสร้างสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าวุ่นวายหน้ากากสัญญาณ และเส้นทางสัญญาณที่ซับซ้อนได้

สัญญาณส่งเข้าพอร์ตเส้นหนึ่งของหอการค้าจะตีกลับรอบ และในที่สุดตีเสาไม่เชิงเส้น การตอบสนอง โดยการผลิตสัญญาณที่ความถี่ใหม่ ความถี่ใหม่เหล่านี้จะถูกบันทึกแล้วท่าอื่น ๆ เชิงเส้น แล้ว เล่นย้อนหลังลงในกล่อง whereupon พวกเขากลับเผยแพร่ของพวกเขา และกลับเน้นตรงไปยังองค์ประกอบไม่เชิงเส้น เส้นทางเป็นวิธีที่ซับซ้อน ระหว่างโปรแกรมประยุกต์ envisaged โดยผู้สร้างเป็นเครือข่ายสื่อสารซึ่งข้อความที่ออกอากาศ โดยอลิซในบริเวณกว้างมารับ Bob กับเครื่องรับไม่เชิงเส้นในตำแหน่งลับ (ไม่ได้รู้จักกับอลิซ) เดียวจะได้รับการเล่นกลับ วันที่ eavesdropper ที่จะตรวจพบสัญญาณฉบับจากสภาพแวดล้อมที่วุ่นวายคลื่นเท่านั้น – David Voss

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เรื่องย่อ : อลิซกับบ๊อบไปเส้น

เรื่องย่อภาพ

แบบ APS / คาริน เคนเวลากลับในคลื่นวุ่นวายระบบ
แมทธิว ฟราเซอร์ biniyam taddese โทมัส antonsen และสตีเฟ่นเมตรตู้เสื้อผ้า
ว. . บาทหลวง หนังสือ 110 , 063902 ( 2013 )

ที่ 7 กุมภาพันธ์ 2556 ค่าอุปกรณ์เพิ่มระบบเชิงเส้นมักจะให้ผลประโยชน์ , ปรากฏการณ์ใหม่ตัวอย่างการเพิ่มความถี่ผลึกที่รวมเลเซอร์สอง photons สร้างโฟตอนของสองเท่าของพลังงาน ในกระดาษในจดหมายตรวจสอบทางกายภาพ , แมทธิว Frazier และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยแมรี่แลนด์ คอลเลจพาร์ครายงานการทดลองที่พวกเขาใส่เส้นความถี่คูณอุปกรณ์ลงในอ่างที่วุ่นวายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและพบสัญญาณการเผยแพร่ผลที่อาจจะเปิดตัวรูปแบบใหม่ของการสื่อสารที่ปลอดภัย

สมการที่อธิบายคลื่นเป็นเส้นตรงและเวลาที่ไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งหมายความว่าสัญญาณการขยายพันธุ์ไปข้างหน้าในเวลาที่สามารถบันทึก , เล่นถอยหลัง ( เช่นเวลากลับ ) และส่งไปตามเส้นทางขาเข้า กลับตรงแหล่งที่มา Frazier et al . สร้างกล่องโลหะกับพอร์ตรังสีไมโครเวฟคู่ในและนอก สองพอร์ตติดตั้งเสาอากาศแบบธรรมดา แต่ที่สามคือเสาอากาศแบบผสมผสานองค์ประกอบ ( ในกรณีนี้ไดโอด )การกระจายของอุปกรณ์ในกล่องสร้างสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้าวุ่นวายกับหน้ากากสัญญาณและสัญญาณว่าเส้นทางซับซ้อน

สัญญาณส่งเข้าพอร์ตเชิงเส้นของหอการค้าจะตีกลับไปรอบ ๆและในที่สุดก็โดนเสาอากาศแบบไม่เชิงเส้นซึ่งตอบสนองโดยการผลิตสัญญาณที่ความถี่ใหม่ ความถี่ใหม่เหล่านี้จะบันทึกไว้ในพอร์ตเชิงเส้นอื่น ๆแล้วเล่นย้อนกลับเข้าไปในกล่อง ซึ่งพวกเขากลับการขยายพันธุ์และผลตอบแทนแน่นอนเน้นไปยังองค์ประกอบเชิงเส้น ไม่ว่าเส้นทางที่เป็นวิธีการที่ซับซ้อนในการใช้งานภาพโดยผู้เขียนเป็นเครือข่ายการสื่อสารในข้อความที่ออกอากาศโดยอลิซในพื้นที่กว้างจะเลือกขึ้นโดยบ๊อบกับเส้นรับที่สถานที่ลับ ( ไม่ได้รู้จักกับอลิซ ) เพียงแต่สถานที่ที่จะได้รับกลับการเล่น ; อีฟผู้แอบฟังที่จะตรวจจับคลื่นสัญญาณจากสิ่งแวดล้อมวุ่นวายยุ่งเหยิง - เดวิด โวส