Fotoniikkaa topologisesti

22.10.2021

EPFL-topologinen-suunta-vakaaksi-jqi-250-t.jpgTopologinen eristin multiplekserinä

Sveitsiläisen EPFL:n tutkijat ovat kehittäneet topologiaan perustuvan menetelmän, joka pakottaa mikroaaltofotonit kulkemaan yksisuuntaista reittiä vikakohdista ja esteistä huolimatta. Tämä löytö avaa tien uuden sukupolven suurtaajuuspiireille ja erittäin kestäville, pienikokoisille viestintälaitteille.

Suurempi kuva

Fotonihiukkasten osalta topologista ominaisuutta ei ole tähän asti voitu hyödyntää laajasti fotoniikkasovelluksissa.

Tämä voi kuitenkin pian muuttua, koska professori Romain Fleury ja hänen ryhmänsä suorittama tutkimus esittelee topologisen eristeen, jossa mikroaaltofotonien siirto voi selviytyä ennennäkemättömistä rakennehäiriöistä huolimatta.

”Pystyimme luomaan harvinaisen topologisen faasin, jota voidaan luonnehtia epänormaaliksi topologiseksi eristeeksi. Tämä faasi syntyy yhtenäisten ryhmien matemaattisista ominaisuuksista ja antaa materiaalille ainutlaatuisia ja odottamattomia siirto-ominaisuuksia”, toteaa tohtoriopiskelija Zhe Zhang.

EPFL-topologinen-suunta_vakaaksi-reconfigurable-250-t.jpgTämäntyyppiset topologiset piirit voivat olla erittäin hyödyllisiä seuraavan sukupolven viestintäjärjestelmien kehittämisessä. Löydön avulla voimme ottaa täysin erilaisen lähestymistavan käyttämällä topologiaa piirien ja laitteiden rakentamiseen tarvitsematta huolehtia impedanssin sovittamisesta - tekijä, joka rajoittaa uuden tekniikan laventamista, toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Tutkijat työstävät nyt konkreettisia sovelluksia uudelle topologiselle eristeelleen ja sitä miten löytöä voitaisiin käyttää uudenlaisten fotonisten prosessorien ja kvanttitietokoneiden kehittämiseen.

Topologian voimaa hyödyntäen myös Joint Quantum Instituten ja Marylandin yliopiston (UMD) tutkijoiden yhteistyö on ehdottanut tapaa tehdä sirukokoisista taajuuskammoista kymmenen kertaa tehokkaampia.

"Topologia on noussut optiikan uudeksi suunnitteluperiaatteeksi viime vuosikymmenellä", Mohammad Hafezi sanoo, "ja se on johtanut moniin kiehtoviin uusiin ilmiöihin, joista osalle ei ole sähköistä vastinetta. Olisi kiehtovaa, jos näille ideoille löydettäisiin myös sovellus.”

Taajuuskammat muodostetaan mikrorengasresonaattoreiden avulla. Nämäkin tutkijat kumppaneineen ovat aikaisemmin kehittäneet mikrorengasoskillaattorien ryhmän, jossa on sisäänrakennettu topologinen suoja ja käyttäneet sitä yksittäisten fotonien tuottamiseen ja generoimaan lomittuneita fotoneja.

EPFL-JQI-topologinen-taajuuskampa-250-t.jpgHe miettivät, voisiko samantapaista kokoonpanoa - mikrorengasresonaattoreiden neliöhilaa, jossa on ylimääräisiä "linkki" renkaita - mukauttaa myös taajuuskampatekniikan parantamiseksi. Näin tehden he löysivät sopivat parametrit ja tehokkuuden, joka oli kymmenkertainen kuin on mahdollista yhden renkaan kammalla.

Jos tällainen kampa valmistetaan, siitä voi tulla tärkeä useiden avainteknologioiden tulevalle kehitykselle. Parempi hyötysuhde voisi hyödyttää sovelluksia, kuten LIDAR tai kompaktit optiset kellot. Lisäksi pienen etäisyyden omaavien alahampaiden läsnäolo jokaisen yksittäisen hampaan ympärillä voisi esimerkiksi tuoda lisää siirtokanavia WDM-siirtoon.

Aiheesta aiemmin:

Topologinen fotoni-fononi -läpimurto

Topologia avuksi fotoniikkaan

Laser ja mikrokampa samalle sirulle

03.12.2021Kotimaista kvanttitietotekniikkaa
02.12.2021Dynaamisesti ohjelmoitava transistori
01.12.2021Yksinkertaisempi suunnitelma kvanttitietokoneille
30.11.2021Näkyvän valon modulointi sirutasolle
29.11.2021Fyysistä salaustekniikkaa nopeille langattomille
27.11.2021Kvanttipisteledi taipuu kuin paperi
26.11.2021Ultranopea akkujen lataus uudella anodimateriaalilla
25.11.2021Nanoantenni avittaa kvanttiviestintää
24.11.2021Vihreää vetyä edullisemmin
23.11.2021Astrosyytit tekoälyn tehostajiksi
22.11.2021Nanoresonaattoreita 3D-tulostuksella
20.11.2021Solut laskevat ja peptideistä antureita
19.11.2021Topologialla kohti terahertsitaajuuksia
18.11.2021Suprajohtavia johteita ja koneita
17.11.2021Kohti tehokkaampaa kvanttilaskentaa
16.11.2021Perovskiitista on moneksi
15.11.2021Yliääniä ja suprajohtavuutta grafeenissa
13.11.2021Energian varastointi kasvien elektronisiin juuriin
12.11.2021Uutta väriä ledeihin
11.11.2021Fotonioperaatiot sopivat yhä paremmin sirulle
10.11.2021Kohti hologarfista videokonferenssia
09.11.2021Spin-kubitin hallintaa
08.11.2021Tekoälyä tehokkaammin
06.11.2021Navigointia ilman GPS:ää
05.11.2021Grafeenia doupaten
04.11.2021Valon hallintaa mustalla fosforilla
03.11.2021Yleiskäyttöinen nopea virheenkorjaus
02.11.2021Sellulla ja kuparilla parempia ja turvallisempia akkuja
01.11.2021Kohinan leikkausta ja hybridikäyttöä kvanttilaskennalle
30.10.2021Anturi SARS-CoV-2-proteiineille
29.10.2021Parveilevaa ja loikkivaa robottitekniikkaa
28.10.2021Räjähtävää sähkövoimaa
27.10.2021Nanomittakaavan 3D-rakenteita
26.10.2021Germaniumia kvanttielektroniikkaan
25.10.2021Jäähdyttää radioaaltoja kvanttitilaan
22.10.2021Fotoniikkaa topologisesti
21.10.2021Metamateriaali ohjaa valon korrelaatioita
20.10.2021Elektronien tanssia, lomittumista ja jäätiköitä
19.10.2021Molekyyli kerrallaan
18.10.2021Sähköisesti ohjattua magnetismia
15.10.2021Topologinen fotoni-fononi -läpimurto
14.10.2021Valolla hallittavia meta-ajoneuvoja
12.10.2021Lennokkiantennit EMF-ongelmien ratkaisijana
11.10.2021Tuulen lennättämä mikrosiruanturi
08.10.2021Katalyyttejä yhdellä atomilla ja ferrosähköllä
07.10.2021Ihmiseen integroitavia elektroniikan polymeerejä
06.10.2021Twist, twist, twist
05.10.2021Laskentaa ilman digitaaliprosessoria
04.10.2021Superioninen johde ja muita akku-uutisia
01.10.2021Lämmönhallintaa nanoelektroniikalle
30.09.2021Vuotaa ja ei vuoda
29.09.2021Kohti ihon kaltaista elektroniikkaa
28.09.2021Uusia ja ikivanhoja ideoita mikrolasereille
27.09.2021Uusia optisen tiedonsiirron ratkaisuja
24.09.2021Hehkuvien kasvien seuraava sukupolvi
23.09.2021Mikroaaltojen fotoneja kvanttitietokoneisiin
22.09.2021Osittaisdifferentaaleja ja Hamiltoneita ratkaisemaan
21.09.2021Etsausta spintroniikalle ja laaksotroniikalle
20.09.2021Huonelämpötilainen spintransistori
17.09.2021Kiertymiä ja laaksoja
16.09.2021Vihreää polttoainetuottoa kehittäen
15.09.2021Topologiaa ja magneettisuutta
14.09.2021Kvanttianturit ohenevat
13.09.2021Nanokamera seuraa kemiallisia reaktioita
10.09.2021Komplementaarista galliumnitridielektroniikkaa
08.09.2021Käytännöllisiä lämpösähkömateriaaleja
06.09.2021Ionit vauhdikkaina erittäin ohuissa savissa
03.09.2021Akun anodi ja katodi osana kotelointia
01.09.2021Nanomaailman kvanttiominaisuuksia
30.08.2021Perovskiitillä vihreämpiä transistoreita
27.08.2021Ferrosähköistä energian tuottoa
25.08.2021Kvanttiturvallinen viestintä ilman avainten jakelua
23.08.2021Alumiini kiinnostaa energia-alaa
20.08.2021Kvanttipalapelin puuttuvia paloja
18.08.2021Muistitekniikalle uusia ja vanhoja konsteja
16.08.2021Nanoteknistä pienenergian keruuta
13.08.2021Ennätysohuet magneetit hallintaan
11.08.2021Portti auki seuraavan sukupolven tietojenkäsittelylle
09.08.2021Epätavallinen suprajohde kvanttilaskennan alustaksi?
05.08.2021Aurinkokennoja siemenistä kasvattaen
04.08.2021Grafeenikamera kuvaa sydämen sähköistä toimintaa
02.08.2021Laser ja mikrokampa samalle sirulle
30.07.2021Australialaistutkijat kehittivät kvanttimikroskoopin
29.07.2021Fotonit ja magnonit kaveraavat
19.07.2021Kvanttiaskel lämpökytkimelle
08.07.2021Lämpöaaltoja puolijohdemateriaalissa
25.06.2021Kvanttipisteet voivat "puhua" keskenään
24.06.2021Metamateriaaleja tulostustekniikalla
23.06.2021Kohti topologisia suprajohteita
22.06.2021Uusia ominaisuuksia moiré-superhiloissa
21.06.2021Valoa ja elektroneja antiferromagneeteille
17.06.2021Uusia materiaalimuotoja elektroniikalle
16.06.2021Kvanttiviestintää helposti ja pitkille matkoille
15.06.2021Elektronisia järjestelmiä nanovihreästä materiaalista
14.06.2021Atominen katse litiumakkuihin
12.06.2021Kubitteja hiilinanoputkista
11.06.2021RAM:ina ja ROM:ina toimivia sirukomponentteja
10.06.2021Kuinka revontulet syntyvät?
09.06.2021Radiotaajuisen signaalin prosessointi akustiseksi
08.06.2021Magnetosähköä ja magnetostriktiota

Näytä lisää »