Новый метод определения характеристик стабильности оптических устройств

Эта статья прошла редакционную обработку в соответствии с процессами и политикой Science X. Редакторы подчеркнули следующие особенности, обеспечивая достоверность содержания:

прошел процесс верификации

Опубликовано после прохождения рецензирования

надёжный источник

исправлено после прочтения

В оптических волокнах, чипах и других устройствах, направляющих свет, небольшие дефекты могут рассеивать фотоны и нарушать их траекторию. Новое исследование предлагает метод, выявляющий характеристики, которые помогают волновому поведению света сопротивляться подобным дефектам в определенных системах. Этот метод может ускорить исследования новых типов электронной и оптической техники и способствовать созданию более надежных квантовых устройств.

В работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, исследователи из Королевского технологического института KTH представили программируемый чип, который способен обнаруживать и измерять «топологические свойства» — характеристики волнового поведения, остающиеся неизменными даже при изменении системы.

Доцент KTH Али Эльшари утверждает, что понимание этих особенностей может помочь устройствам продолжать работу даже несмотря на наличие дефектов.

Эльшари утверждает, что топологические свойства могут придавать материалам исключительную стабильность. «Объясняя студентам концепцию топологии, я начинаю с узла на нитке, — рассказывает он. — Его можно растягивать, сжимать или трясти, но узел останется на месте до тех пор, пока нитку не перережут».**

Физики обнаружили, что некоторые материалы и устройства имеют схожие узлы в способах прохождения волн через них.

Ведущий автор исследования, докторант KTH Andrea Cataldo, отмечает, что подобная устойчивость привлекательна для технологий будущего, таких как электроника и квантовые устройства, которые должны работать в условиях шума и дефектов.

«В реальном мире каждая система немного теряет энергию, — говорит Каталдо. — Поэтому нам нужны способы изучения этих характеристик в реалистичных условиях».

По словам исследователей, световой чип может моделировать энергетически диссипативные системы и напрямую выявлять их скрытые устойчивые свойства.

По словам Каталдо, чип «надёжно» отличал «топологические» (запутанные) состояния от обычных. Кроме того, он обнаружил особую точку, называемую исключительной точкой, где системы с потерями энергии ведут себя необычным образом.

«Чтобы реально работать в системе с потерями, не теряя сигнала на чипе, мы применяем математический трюк», — говорит он. Исследователи затем сравнивают свет с опорными пучками — подход, который они сравнивают с настройкой инструмента относительно опорного тона.

«Это позволяет нам считывать информацию, которая обычно скрыта от глаз из-за потерь энергии», — говорит он.

Поскольку чип можно программировать, на одном устройстве можно протестировать множество различных сценариев.

Andrea Cataldo и др. Интерферометрическое считывание топологии в импульсном пространстве в программируемом диссипативном фотонном схеме, (2026). DOI: 10.1103/xkht-64kc. На DOI: 10.48550/arxiv.2609.38352.

Обеспечивает: Королевский технологический институт KTH

Имеет степень бакалавра в области наук о жизни и экологии. Имеет опыт работы в микробиологической лаборатории, а также опыт в сфере фармацевтической промышленности в отраслях добычи нефти, газа и возобновляемой энергии. Полный профиль →

Степень бакалавра в области математической биологии и степень магистра в области творческого письма. Обладает оригинальным взглядом на науку и язык, много путешествовал. Полный профиль →

Отзывы редакторам