Ny metod som upptäcker stabilitetsfunktioner hos optiska enheter

Den här artikeln har granskats enligt Science X:s redaktionella processer och riktlinjer. Redaktörerna har betonat följande egenskaper samtidigt som de säkerställer innehållets tillförlitlighet:

har genomgått verifieringsprocessen

publicerat efter granskning

pålitlig källa

Läst och rättat

Optik ledare, chipp och andra anordningar som styr ljus kan sprida och störa fotonernas färd genom små defekter. En ny studie erbjuder en metod som identifierar egenskaper som gör att ljusvågors beteende är motståndskraftigt mot sådana defekter i vissa system. Denna metod kan påskynda sökningen efter nya typer av elektronisk och optisk teknik och bidra till mer tillförlitliga kvantordningar.

I en studie publicerad i Physical Review Letters visar forskare vid Kungliga Tekniska högskolan (KTH) fram en programmerbar chip som kan identifiera och mäta “topologiska egenskaper” – det vill säga egenskaper hos vågbeteende som förblir oförändrade även när ett system ändras.

KTH-dozenten Ali Elshaari säger att det kan hjälpa till att förstå dessa egenskaper så att enheterna kan fortsätta fungera trots defekter.

Elshaari påstår att topologiska egenskaper kan göra material exceptionellt stabila. “När jag förklarar topologi för studerande börjar jag med en knut på ett snöre,” säger han. “Man kan dra, böja eller skaka den; knuten stannar på plats tills snöret klipps.”

Fysiker har upptäckt att vissa material och enheter har liknande noder i hur vågor passerar genom dem.

Författaren till arbetet, KTH-doktorsstudenten Andrea Cataldo, säger att en sådan beslutsamhet är attraktiv för teknologier som måste fungera trots brus och fel, såsom framtidens elektronik och kvantenheter.

Verkligheten förlorar alltid lite energi,” säger Cataldo. “Därför behöver vi hitta sätt att undersöka dessa egenskaper under realistiska förhållanden.

Ljusbaserade chipp kan efterlikna energiförlustsystem och direkt avslöja deras dolda stabila egenskaper, menar de.

Enligt Cataldo lyckades chippen skilja pålitligt de så kallade “topologiska” tillstånden från de vanliga. Han identifierade också en särskild punkt som kallas den exceptionella punkten, där energiförlustande system beter sig oväntat.

“Vi använder en matematisk trick för att driva det förlustkänsliga systemet på chipet utan att verkligen förlora signalen,” säger han. Forskarna jämför därefter ljuset med referensstrålar – en approach som de jämför med att stämma ett instrument mot en referenston.

“Detta gör att vi kan läsa även den information som energiförlustet normalt skulle dölja,” säger han.

Eftersom chippen kan programmeras kan många olika scenarier testas på en enda anordning.

Andrea Cataldo m.fl. Interferometrisk avläsning av rörelsemängdsmantopologi i ett programmerbart dissipativt fotonkrets, (2026). DOI: 10.1103/xkht-64kc På DOI: 10.48550/arxiv.2609.38352

Förmedlar: KTH Kungliga Tekniska Högskola

Kandidatexamen inom livsvetenskap och ekologi. Har erfarenhet från mikrobiologilaboratorier samt erfarenhet av läkemedelsnyheter inom sektorerna för olja, gas och förnybar energi. Fullständig profil →

Examen i matematisk biologi på kandidatnivå och magisterexamen i kreativt skrivande. Har ett unikt perspektiv på vetenskap och språk och har rest mycket. Fullständig profil →

Retur till redaktörerna