Ученые создают синтетические измерения, чтобы лучше понять фундаментальные законы Вселенной

«Понятие размерности стало центральным элементом в различных областях современной физики и техники в последние годы», — сказал автор статьи Тошихико Баба, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Йокогамского национального университета. «Хотя исследования низкоразмерных материалов и структур были плодотворными, быстрый прогресс в топологии открыл дальнейшее изобилие потенциально полезных явлений, зависящих от размерности системы, даже выходя за пределы трех пространственных измерений, доступных в окружающем нас мире».

Об этом сообщает научное онлайн-издание «SciTechDaily».

Топология относится к расширению геометрии, которое математически описывает пространства со свойствами, сохраняющимися при непрерывном искажении, таком как скручивание ленты Мебиуса. По словам Бабы, в сочетании со светом эти физические пространства можно направлять таким образом, что исследователи могут вызывать очень сложные явления.

В реальном мире, от линии до квадрата и куба, каждое измерение предоставляет больше информации, а также требует больше знаний для его точного описания. В топологической фотонике исследователи могут создавать дополнительные измерения системы, предоставляя больше степеней свободы и многогранное управление свойствами, ранее недоступными.

«Синтетические размерности позволили использовать концепции более высоких измерений в устройствах с меньшими размерами с меньшей сложностью, а также управлять критически важными функциями устройств, такими как оптическая изоляция в кристалле», — сказал Баба.

Исследователи изготовили синтетическое измерение на кремниевом кольцевом резонаторе, используя тот же подход, который использовался для создания комплементарных металл-оксид-полупроводников (CMOS), компьютерного чипа, который может хранить некоторую память. Кольцевой резонатор применяет направляющие для управления и разделения световых волн в соответствии с определенными параметрами, такими как определенные полосы пропускания.

По словам Бабы, фотонное устройство кремниевого кольцевого резонатора приобрело «гребенчатые» оптические спектры, в результате чего появились связанные моды, соответствующие одномерной модели. Другими словами, устройство создало измеримое свойство — синтетическое измерение, — которое позволило исследователям получить информацию об остальной части системы.

В то время как разработанное устройство состоит из одного кольца, можно наложить больше других для каскадных эффектов и быстрого определения характеристик сигналов оптической частоты.

Напомним, ранее Курсор писал о том, что ученые назвали месяц, когда на Землю упал астероид, уничтоживший динозавров.