Tutkijat löysivät aika-avaruuden hopfionkiteitä

Japanilais-singaporelainen tutkimusryhmä on julkistanut suunnitelman eksoottisten, solmumaisten valokuvioiden järjestämiseksi toistettaviksi kiteiksi, jotka ulottuvat sekä avaruuteen että aikaan.

Työssä esitetään, kuinka "hopfion"-hiloja voidaan rakentaa ja hallita käyttämällä kahta eriväristä strukturoitua sädettä, mikä viittaa tulevaisuuden järjestelmiin, joissa tapahtuu tiheää ja vankkaa informaationkäsittelyä fotoniikassa.

Hopfionit ovat kolmiulotteisia topologisia tekstuureja, joiden sisäiset "spin"-kuviot kutoutuvat suljettuihin, toisiinsa linkittyneisiin silmukoihin. Niitä on havaittu tai teoretisoitu magneeteissa ja valokentissä, mutta aiemmin ne tuotettiin pääasiassa erillisinä kappaleina. Kirjoittajat osoittavat, kuinka ne kootaan järjestäytyneiksi matriiseiksi, jotka toistuvat jaksoittain, aivan kuten atomit kiteessä, paitsi että tässä kuvio toistuu sekä ajassa että tilassa.

Tieteellisen tarkasti hopfionit ovat tiheässä aineessa ja fotonisissa järjestelmissä löydettyjä korkeamman ulottuvuuden topologisia kvasihiukkasia, joilla on hienostuneet kolmiulotteisesti solmitut spin-tekstuurit. Ne osoittavat lupaavia mahdollisuuksia suuren tiheyden informaation tallennuksessa ja siirrossa.

Tutkimustyössään tutkijat esittelevät aika-avaruudessa sijaitsevien hopfionien kiteisiä rakenteita, jotka on rakennettu tilallisesti ja ajallisesti strukturoidun valon avulla.

Teknisenä saavutuksena optiset hopfionikiteet muodostavat uuden alustan korkean ulottuvuuden topologiselle tiedonsiirrolle. Topologiset tekstuurit, kuten skyrmionit, ovat jo muokanneet ajatuksia tiheästä, virheettömästä datantallennuksesta ja signaalien reitittämisestä.

Näiden työkalujen laajentaminen valossa oleviin hopfion-kiteisiin voisi avata korkeaulotteisia koodausmenetelmiä, joustavia tietoliikenneyhteyksiä, atomien pyydystysstrategioita ja uusia valon ja aineen vuorovaikutuksia.

Kirjoittajat toteavat, että "aika-avaruus-hopfion-kiteiden synty avaa tien tiivistettyyn ja vankkaan topologiseen tiedonkäsittelyyn optisilla, terahertsi- ja mikroaaltoalueilla".

Aiheesta aiemmin:

Kohti neliulotteista kvanttioptiikkaa

Ajan suhteen heijastuvia aaltoja