Un nuovo metodo per rilevare le proprietà di stabilità degli apparecchi ottici

Questo articolo è stato sottoposto al processo editoriale di Science X. Gli editori hanno sottolineato le seguenti caratteristiche, garantendo al contempo la affidabilità dei contenuti:

è stato sottoposto al processo di verifica

Pubblicazione sottoposta a revisione tra pari

fonte affidabile

Letto e corretto

Nelle fibre ottiche, nei chip e in altri dispositivi che guidano la luce, piccoli difetti possono disperdere e deviare i fotoni. Un nuovo studio propone un metodo che identifica le proprietà che rendono il comportamento ondulatorio della luce resistente a tali difetti in determinati sistemi. Questo metodo può accelerare la ricerca di nuove tipologie di tecnologia elettronica e ottica e contribuire alla realizzazione di dispositivi quantistici più affidabili.

Nel lavoro pubblicato su Physical Review Letters, i ricercatori del KTH Istituto Reale di Tecnologia hanno presentato un chip programmabile in grado di individuare e misurare le “proprietà topologiche”, ovvero le caratteristiche del comportamento ondulatorio che restano invariate anche quando un sistema viene modificato.

Il docente associato della KTH Ali Elshaari afferma che comprendere queste caratteristiche potrebbe aiutare i dispositivi a continuare a funzionare nonostante i difetti.

Elshaari afferma che le proprietà topologiche potrebbero rendere i materiali straordinariamente stabili. “Quando spiego la topologia agli studenti, inizio con un nodo su un filo,” spiega. “Puoi torcerlo, piegarlo o agitarlo; il nodo rimane al suo finché non tagli il filo.”

I fisici hanno scoperto che alcuni materiali e dispositivi presentano nodi simili nella maniera in cui le onde li attraversano.

Lo autore principale dello studio, Andrea Cataldo, dottorando presso la KTH, afferma che una tale determinazione è allettante per tecnologie che devono funzionare nonostante il rumore e i difetti, come l’elettronica del futuro e i dispositivi quantistici.

Nel mondo reale ogni sistema perde un po’ di energia”, afferma Cataldo. “Per questo motivo abbiamo bisogno di trovare modi per analizzare queste caratteristiche in condizioni realistiche.

Secondo quanto affermato, un chip basato sulla luce può simulare sistemi che dissipano energia e può rivelare direttamente le loro proprietà nascoste di stabilità.

Secondo Cataldo, il chip è riuscito a distinguere in modo affidabile gli stati “nodi” (topologici) da quelli ordinari. Ha inoltre individuato un punto speciale, chiamato punto critico, in cui i sistemi che perdono energia mostrano comportamenti insoliti.

“Utilizziamo un trucco matematico per far funzionare il sistema con perdite senza perdere davvero il segnale sul chip,” afferma. Gli ricercatori confrontano poi la luce con fasci di riferimento—un approccio che paragonano all’accordatura di uno strumento rispetto a una nota di riferimento.

“Questo ci permette di leggere persino l’informazione che normalmente l’energia dissipata tenderebbe a nascondere,” afferma.

Poiché il chip è programmabile, è possibile testare molti scenari diversi su un singolo dispositivo.

Andrea Cataldo et al. Lettura interferometrica della topologia nello spazio dell’impulso in un circuito fotonico dissipativo programmabile, (2026). DOI: 10.1103/xkht-64kc Su DOI: 10.48550/arxiv.2609.38352

Fornito da: KTH Istituto Reale di Tecnologia

Laurea in Scienze della Vita e Ecologia. Ha un’esperienza precedente nei laboratori di microbiologia e possiede esperienza nella comunicazione farmaceutica nei settori del petrolio, del gas e delle energie rinnovabili. Profilo completo →

Laurea triennale in biologia matematica e laurea magistrale in scrittura creativa. Possiede prospettive originali sulla scienza e sul linguaggio ed è molto viaggiatore. Profilo completo →

Feedback agli editori