Учени създават изкуствени измерения, за да разберат по-добре основните закони на Вселената

Ваня Милева Последна промяна на 31 януари 2022 в 00:01 23982 0

Кредит: Max Pixel

Хората преживяват света в три измерения, но японски учени разработват начин за създаване на изкуствени измерения, за да разберат по-добре основните закони на Вселената и евентуално да ги приложат към модерните технологии.

Резултатите са публикувани на 28 януари 2022 г. в Science Advances.

„Концепцията за размерност се превърна в централен скелет в различни области на съвременната физика и технологии през последните години“, коментира авторът на статията Тошихико Баба (Toshihiko Baba), професор в катедрата по електротехника и компютърно инженерство на Националния университет в Йокохама. „Докато проучванията на материали и структури с по-ниско измерение бяха ползотворни, бързият напредък в топологията разкри допълнително изобилие от потенциално полезни явления в зависимост от размерността на системата, дори надхвърляйки трите пространствени измерения, налични в света около нас."

Топологията е разширение на геометрията, което математически описва пространства със свойства, запазвани при непрекъснато изкривяване, като усукването на лентата на Мобиус. Когато се комбинират със светлина, обяснява Тошихико Баба, тези физически пространства могат да бъдат насочени по начин, който позволява на изследователите да предизвикват изключително сложни явления.

В реалния свят, от линия до квадрат и куб, всяко измерение предоставя повече информация, както и изисква повече знания, за да се опише точно. В топологичната фотоника изследователите могат да създават допълнителни измерения на система, позволявайки повече степени на свобода и многостранно манипулиране на свойства, които преди са били недостъпни.

„Изкуствените размери направиха възможно използването на концепции с по-високи размери в устройства с по-ниска размерност с намалена сложност, както и задвижване на критични функционалности на устройствата, като оптична изолация на чипа“, обяснява Тошихико Баба.

Схема и действие на устройство със изкуствени размери на силициева фотоника. Пръстенов резонатор, произведен с помощта на силициева фотоника и модулиран вътрешно, генерира честотна стълба. Кредит: Yokohama National University

Изследователите изработват изкуствено измерение на силициев пръстенов резонатор, използвайки същия подход, използван за изграждане на комплементарни метално-оксидни полупроводници (CMOS - complementary metal-oxide-semiconductors), компютърен чип, който може да съхранява малко памет. В пръстеновия резонатор се използват водачи за управление и разделяне на светлинните вълни според специфични параметри като например конкретна честотна лента.

Според Тошихико Баба фотонното устройство със силициев пръстенов резонатор придобива оптични спектри, подобни на гребен, което води до свързани режими, съответстващи на едномерен модел. С други думи, устройството създава свойството - изкуствено измерение - което позволява на изследователите да изведат информация за останалата част от системата.

Разработеното устройство се състои от един пръстен, но други могат да бъдат обединени за каскадни ефекти и бързо да характеризират сигналите с оптична честота.

Важно е, че тяхната платформа, дори с поредица с пръстени, е много по-малка и компактна от предишните подходи с оптични влакна, свързани с различни компоненти.

Гъвкавостта на системата, включително способността да се преконфигурира при необходимост, допълва еквивалентни статични пространства в реалното пространство, което може да помогне на изследователите да заобиколят ограниченията на измеренията на реалното пространство, за да разберат явления дори отвъд трите измерения, коментира Тошихико Баба.

„Тази работа показва възможността фотониката с топологични и изкуствени измерения да може да се използва практически за интеграция на силициева фотоника“, отбелязва Тошихико Баба. "След това планираме да съберем всички фотонни елементи с топологични и изкуствени измерения, за да изградим топологична интегрална схема."

Справка: “Synthetic dimension band structures on a Si CMOS photonic platform” 28 January 2022, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.abk0468

Източник: Scientists Create Synthetic Dimensions To Better Understand the Fundamental Laws of the Universe
Yokohama National University

Виж още за:
Най-важното
Всички новини

Още от Физика

Коментари

За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !