Japończycy stworzyli syntetyczny wymiar. Prowadzą dzięki temu szereg badań

Brzmi to nieco niczym scenariusz nowego sezonu Stranger Things, ale japońscy naukowcy, którzy niedawno zaprezentowali swoje dokonania na łamach Science Advances, stworzyli syntetyczny wymiar, w którym prowadzą szereg badań.

Pojęcie wymiarowości stało się w ostatnich latach centralnym elementem wielu dziedzin współczesnej fizyki i technologii. Podczas gdy badania nad materiałami i strukturami w niższych wymiarach były owocne, szybki postęp w topologii wykazał większą liczbę potencjalnie użytecznych zjawisk zależnych od wymiarowości układu, wykraczających nawet poza trzy wymiary przestrzenne dostępne w otaczającym nas świecie.

Toshihiko Baba, Narodowy Uniwersytet w Jokohamie

Czytaj też: Powstała syntetyczna forma życia. Modelowanie jej działania dostarczy odpowiedzi na pytania o nasze pochodzenie

Otaczający nas świat ma trzy wymiary przestrzenne – czwartym jest czas. Baba i jego współpracownicy wytworzyli natomiast syntetyczny wymiar na krzemowym rezonatorze pierścieniowym. W tym celu naukowcy skorzystali z podobnej metody jak stosowana w przypadku CMOS, czyli technologii wytwarzania układów scalonych. Rezonator pierścieniowy wykorzystuje prowadnice do sterowania i rozszczepiania fal świetlnych zgodnie z wyznaczonymi parametrami. Do tych ostatnich należą określone szerokości pasma.

Syntetyczny wymiar jest oparty na metodzie podobnej do CMOS

Widmo optyczne uzyskane dzięki wspomnianemu rezonatorowi sprawiło, że powstały tryby sprzężone odpowiadające modelowi jednowymiarowemu. Oznacza to, iż urządzenie wytworzyło syntetyczny wymiar umożliwiający pozyskiwanie informacji dotyczących reszty układu. Urządzenie składa się z pojedynczego pierścienia, ale dodanie kolejnych umożliwi charakteryzowanie sygnałów o częstotliwościach optycznych. Jest ono również znacznie mniejsze od wcześniej stosowanych.

Czytaj też: Układy półprzewodnikowe z garażu. 22-latek pochwalił się procesorem Z2 N-MOS domowej roboty

Bardziej skalowalna platforma krzemowego układu fotonicznego stanowi znaczący postęp, ponieważ umożliwia fotonice o syntetycznych wymiarach korzystanie z dopracwanego i wyrafinowanego zestawu narzędzi CMOS do produkcji komercyjnej, a jednocześnie stwarza możliwości wprowadzenia wielowymiarowych zjawisk topologicznych do nowych zastosowań w urządzeniach. […] [W przyszłości] (przyp. red.) planujemy zebrać wszystkie topologiczne i syntetyczne elementy fotoniki wymiarowej, aby zbudować topologiczny obwód scalony.

wyjaśnił Baba