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激光实验表明了内存在随机共振中的作用

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Joel Williams,助理编辑
[电子邮件受保护]

阿姆斯特丹,6月3日,2021年6月3日 - 由Amolf(荷兰科学研究的一部分)的科学家进行的激光实验,增强了对随机共振中记忆作用的理解。

随机谐振描述了信号以最佳量放大信号的现象噪音;要在类比中解释它,请考虑一项需要大量关注的任务。当附近有一个响亮的谈话时,任务可能会更加困难。然而,完全沉默,它也可能难以集中。许多人发现特定的噪音水平 -是否粉丝嗡嗡声或在街上聊天的人的声音 - 让他们更有效地集中精力。

“这是人类相当然的随机共振,”Amolf Group Leader表示Rodriguez。“在我们的科学实验室中,随机共振发生在保证带的非线性系统中。这意味着,对于给定输入,输出可以在两个可能的值之间切换。当输入是周期性信号时,可以使用随机共振条件的最佳噪声放大非线性系统的响应。“

提出随机共振作为20世纪80年代气候循环的解释。科学家们注意到全局平均气温波动的模式,表明气候可能是两个温度状态之间的双稳态系统。随机共振实际上是否负责这种效果仍然是为了辩论,尽管该理论导致了许多研究努力来确定是否可以在其他系统中观察到类似的效果。
在形成非线性光学腔之间的两个具有油滴的两个镜子,其中观察到随机共振。通过调制其中一个镜子上的位置,激光(从左侧接近)变成信号(右)。当已经满足随机共振的条件时,最佳噪声放大该信号。礼貌的amolf。
在形成非线性光学腔之间的两面具有一滴油的镜子,其中观察到随机共振。通过调制其中一个镜子上的位置,激光(从左侧接近)变成信号(右)。当已经满足随机共振的条件时,最佳噪声放大该信号。礼貌的amolf。

“理论表明随机共振只能在非常特定的信号频率下发生。However, many noise-embracing systems exist in environments where signal frequencies fluctuate," Rodriguez said. “For example, it has been shown that certain fish prey on plankton by detecting a signal they emit, and that an optimum amount of noise enhances the fish’s ability to detect that signal through the phenomenon of stochastic resonance. But how can this effect survive fluctuations in the signal frequency?”

Rodriguez和Ph.D.学生Kevin Peters确定需要考虑记忆效应。在这种背景下的记忆意味着未来取决于以前的历史,Rodriguez告诉光子学媒体。“也许可以最简单的理解记忆效果的方法在温度变化的上下文中。例如,当您将您的起居室的温度设置为一定的值时,房间的温度不会立即变化。“

虽然随机共振理论假定非线性系统瞬时对输入信号响应,但大多数系统响应其环境,延迟,它们的响应取决于以前发生的所有情况。

对于他们的实验,该团队将受控噪声量增加到激光束上,并指向梁填充有油的小腔,这是非线性系统。

“那个光的部分被油吸收。罗德里格兹说,石油加热,但不是瞬间。“油的温度升至稳态需要大约10微秒。”

实验表明,当存在存储器效果时,随机谐振能够在广泛的信号频率上发生。

“这需要编写新的(更复杂)方程,执行新的实验等等,最后,我们发现了一些新的东西,如果我们愿意为其他人做出同样的假设,我们就会发现我们从未找到的东西:系统瞬间响应,”Rodriguez告诉光子学媒体。

这项工作发表在物理评论信www.doi.org/10.1103/physrevlett.126.213901)。

photonics.com.
2021年6月
词汇表
噪音
扭曲接收信号的不需要和不可预测的波动,因此倾向于模糊所需的消息。噪声干扰,可以在通信系统的设备中生成,或者可以从外部进入系统,限制系统的范围,并在确保良好接收所需的信号功率上放置要求。
研究与技术 激光器 随机共鸣 记忆 噪音 am 保证 非线性 欧洲 罗德里格斯说 Rahimzadeh-Kalaleh Rodriguez说 信号放大 频率

注释
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