Ny metode for å oppdage stabilitetsegenskaper ved optiske enheter

Denne artikkelen er gjennomgått i henhold til Science X’s redaksjonelle prosess og retningslinjer. Redaktørene har fremhevet følgende egenskaper, samtidig som de sikrer innholdets pålitelighet:

er blitt verifisert

publikasjon gjennomgått av fagfellevurdering

pålitelig kilde

korrigert etter lesing

Optiske ledere, brikker og andre enheter som styrer lys, kan ha små defekter som spredder fotoner og forstyrrer deres baner. En ny studie tilbyr en metode som avdekker egenskaper som hjelper lysbølgedragningen til å motstå slike defekter i bestemte systemer. Denne metoden kan akselerere letingen etter nye typer elektroniske og optiske teknologier og bidra til mer pålitelige kvanteenheter.

I en studie publisert i Physical Review Letters viser forskere ved KTH Kongelige Teknologiske Institutt frem en programmerbar brikke som kan oppdage og måle «topologiske egenskaper», det vil si egenskaper ved bølgeatferd som forblir uendret selv når systemet endres.

KTH dosent Ali Elshaari sier at det kan hjelpe å forstå disse funksjonene for at enhetene skal kunne fortsette å fungere, til tross for feil.

Elshaari hevder at topologiske egenskaper kan gjøre materialene eksepsjonelt stabile. «Når jeg forklarer topologi for studenter, starter jeg med en knute på en snor,» sier han. «Du kan bøye, krumme eller riste den, men knuten blir der til snoren blir kuttet.»

Fysikere har funnet ut at noen materialer og enheter har lignende knutepunkt i hvordan bølger passerer gjennom dem.

Den ledende forfatteren av studien, KTH-doktorstudent Andrea Cataldo, sier at en slik utholdenhet er attraktiv for teknologier som må fungere selv om de er utsatt for støy og mangler, som fremtidens elektronikk og kvantedevicer.

Verkelige systemer taper litt energi,” sier Cataldo. “Derfor trenger vi måter å undersøke disse funksjonene under realistiske forhold.

Lysbasert brikke kan etterligne energitapende systemer og direkte avdekke deres skjulte stabile egenskaper, sier de.

Ifølge Cataldo klarte chipen å skille pålitelig de «knutete» (topologiske) tilstandene fra de ordinære. Han identifiserte også et spesielt punkt kalt det eksepsjonelle punktet, der systemer som vanligvis mister energi, oppfører uvanlig.

“Vi bruker en matematisk triks for å kjøre det tapende systemet på brikken uten faktisk å miste signalet,” sier han. Forskerne sammenligner deretter lyset med referanselyser—en tilnærming som de sammenligner med å stemme et instrument mot en referanstone.

“Dette gir, vi kan lese informasjonen som energitapet normalt ville skjult,” sier han.

Siden chippen kan programmeres, kan mange ulike scenarier testes på én enkelt enhet.

Andrea Cataldo m.fl. Interferometrisk avlesning av impulsromstopologi i et programmerbart dissipativt fotonisk krets, (2026). DOI: 10.1103/xkht-64kc På DOI: 10.48550/arxiv.2609.38352

Muliggjør: KTH Kongelig Teknologisk Institutt

Kandidatgrad i livsvitenskap og økologi. Har erfaring fra mikrobiologilaboratorium og har jobbet i legemiddelindustrien innenfor olje-, gass- og fornybar energisektoren. Fullstendig profil →

Kandidatgrad i matematisk biologi og mastergrad i kreativ skriving. Har et unikt perspektiv på vitenskap og språk og har reist mye. Fullstendig profil →

Tilbakemelding til redaktører