Ihmiset kokevat maailmaa kolmessa ulottuvuudessa, mutta yhteistyö Japanissa on kehittänyt tavan luoda synteettisiä ulottuvuuksia ymmärtääksesi paremmin maailmankaikkeuden peruslakeja ja mahdollisesti soveltaa niitä edistyneeseen tekniikkaan.
He julkaisivat tuloksensa 28. tammikuuta 2022 Science Advancesissa.
"Unleationaliteetin käsitteestä on tullut keskeinen kiinnitys nykyajan fysiikan ja tekniikan monilla aloilla viime vuosina", sanoi paperin kirjoittaja Toshihiko Baba, Yokohama National University -professori Toshihiko Baba Baba.."Vaikka alhaisemman ulottuvuuden materiaalien ja rakenteiden tiedustelut ovat olleet hedelmällisiä, topologian nopea kehitys on paljastanut järjestelmän ulottuvuudesta riippuen edelleen runsaasti potentiaalisesti hyödyllisiä ilmiöitä, jopa ylittäen ympäröivän maailman kolmen alueellisen ulottuvuuden ulkopuolelle.."
Topologialla tarkoitetaan geometrian jatkamista, joka kuvaa matemaattisesti tiloja, joiden ominaisuudet ovat säilyneet jatkuvassa vääristymässä, kuten Mobius -nauhan kierre.BABA: n mukaan nämä fyysiset tilat yhdistettynä valaan voidaan ohjata tavalla, joka antaa tutkijoille mahdollisuuden indusoida erittäin monimutkaisia ilmiöitä.
Todellisessa maailmassa, linjasta neliöön kuutioon, jokainen ulottuvuus tarjoaa enemmän tietoa, samoin kuin enemmän tietoa sen kuvaamiseksi.Topologisessa fotoniikassa tutkijat voivat luoda järjestelmän ylimääräisiä ulottuvuuksia, mikä mahdollistaa enemmän vapausastetta ja aiemmin pääsemättömien ominaisuuksien manipulointia.
"Synteettiset mitat ovat mahdollistaneet hyödyntämään korkeamman ulottuvuuden käsitteitä alhaisemman ulottuvuuden laitteissa, joilla on vähentynyt monimutkaisuus, samoin kuin kriittisten laitteiden toiminnallisuuksien, kuten sirun optinen eristäminen", Baba sanoi.
Tutkijat valmistivat synteettisen ulottuvuuden piisormusresonaattorissa käyttämällä samaa lähestymistapaa, jota käytetään komplementaaristen metallioksidi-puolijohteiden (CMOS) rakentamiseen, tietokonesirun, joka voi tallentaa muistia.Rengasresonaattori soveltaa ohjeita valonhallinnan hallintaan ja jakamaan tiettyjen parametrien, kuten tietyn kaistanleveyden mukaan.
BABA: n mukaan piisormusresonaattorin fotoninen laite hankki "kampa-tyyppiset" optiset spektrit, mikä johtaa kytkettyihin tiloihin, jotka vastaavat yhden ulotteista mallia.Toisin sanoen laite tuotti mitattavan ominaisuuden - synteettisen ulottuvuuden -, joka antoi tutkijoille mahdollisuuden päätellä tietoa muusta järjestelmästä.
Vaikka kehitetty laite käsittää yhden renkaan, enemmän voitaisiin pinota kaskaditehosteisiin ja karakterisoida nopeasti optiset taajuussignaalit.
Kriittisesti Baba sanoi, että heidän alustansa, jopa pinottujen renkaiden kanssa, on paljon pienempi ja kompakti kuin aiemmat lähestymistavat, joissa käytettiin eri komponentteihin kytkettyjä optisia kuituja.
"Skaalautuvampi piifotoninen sirualusta tarjoaa huomattavan kehityksen, koska se sallii fotonian synteettisillä ulottuvuuksilla hyötyä kypsästä ja hienostuneesta CMOS-kaupallisesta valmistustyökalupakista, samalla kun luoma"Baba sanoi.
Järjestelmän joustavuus, mukaan lukien kyky määrittää se uudelleen välttämättömänä, täydentää vastaavia staattisia tiloja todellisessa tilassa, mikä voi auttaa tutkijoita ohittamaan todellisen tilan ulottuvuusrajoitukset ymmärtämään ilmiöitä jopa kolmen ulottuvuuden ulkopuolella, Baba mukaan.
"Tämä työ osoittaa mahdollisuuden, että topologista ja synteettistä ulottuvuutta fotoniikkaa voidaan käyttää käytännössä piin fotoniikan integraatioalustalla", Baba sanoi."Seuraavaksi aiomme kerätä kaikki topologiset ja synteettiset ulottuvuudet fotoniset elementit topologisen integroidun piirin rakentamiseksi."
Tutustua edelleen
Synthetic dimensions enable a new way to construct higher-order topological insulatorsMore information:Armandas Balčytis, Synthetic dimension band structures on aSi CMOS photonic platform, Science Advances (2022).DOI: 10.1126/sciadv.abk0468. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abk0468Journal information:Provided byYokohama National UniversityCitation: Shining a light on synthetic dimensions (2022, January 28) retrieved 29 January 2022 from This document is subject to copyright. Apart from any fair dealing for the purpose of private study or research, nopart may be reproduced without the written permission. The content is provided for information purposes only.