Synteettisiä ulottuvuuksia hyödyntämään

08.02.2022

Yokohama-valoa-synteettisille-mitoille-topologialla-250-t.jpgPiifotoniikkaa käyttäen valmistettu ja sisäisesti moduloitu rengasresonaattori muodostaa taajuustikkaat.

Suurempi kuva

Ihminen kokee maailman kolmessa ulottuvuudessa, mutta tutkimusyhteistyö Japanissa on kehittänyt tavan luoda synteettisiä ulottuvuuksia, jotta voidaan ymmärtää paremmin maailmankaikkeuden peruslakeja ja mahdollisesti soveltaa niitä kehittyneisiin teknologioihin.

"Ulottuvuuden käsitteestä on tullut keskeinen väline nykyfysiikan ja teknologian eri aloilla viime vuosina", sanoi professori Toshihiko Baba Yokohaman kansallisen yliopiston sähkö- ja tietokonetekniikan osastolta.

"Vaikka alemman ulottuvuuden materiaaleja ja rakenteita koskevat tutkimukset ovat olleet hedelmällisiä, topologian nopea kehitys on paljastanut lisää potentiaalisesti hyödyllisiä ilmiöitä riippuen järjestelmän ulottuvuudesta, jopa ylittäen ympäröivän maailman kolme tilaulottuvuutta."

Topologialla tarkoitetaan geometrian laajennusta, joka kuvaa matemaattisesti tiloja, joiden ominaisuudet säilyvät jatkuvassa vääristymässä. Yhdistettynä valoon nämä fyysiset tilat voidaan Baban mukaan ohjata tavalla, joka mahdollistaa tutkijoiden saada aikaan erittäin monimutkaisia ilmiöitä.

Todellisessa maailmassa viivasta neliöön ja kuutioon jokainen ulottuvuus tarjoaa enemmän informaatiota ja vaatii enemmän tietämystä sen tarkkaan kuvaamiseen. Topologisessa fotoniikassa tutkijat voivat luoda järjestelmän lisäulottuvuuksia, jotka mahdollistavat enemmän vapausasteita ja monitahoisen ominaisuuksien manipuloinnin, joihin aiemmin ei ollut pääsyä.

"Synteettiset dimensiot ovat mahdollistaneet korkeamman ulottuvuuden konseptien hyödyntämisen pienempiulotteisissa laitteissa vähentyneellä monimutkaisuudella sekä ohjata kriittisiä laitetoimintoja, kuten sirulla olevaa optista erotusta", Baba kertoo.

Tutkijat valmistivat synteettisen ulottuvuuden piirengasresonaattorilla käyttämällä CMOS-rakenteita tietokonesiruun, joka voi tallentaa jonkin verran muistia. Rengasresonaattori ohjaa ja jakaa valoaaltoja tiettyjen parametrien, kuten tiettyjen kaistanleveyksien, mukaan.

Baban mukaan fotoninen piirengasresonaattorilaite sai aikaan kampamaisen optisen spektrin, mikä johti yksiulotteista mallia vastaaviin kytkettyihin moodeihin. Toisin sanoen laite tuotti mitattavissa olevan ominaisuuden - synteettisen ulottuvuuden - jonka avulla tutkijat pystyivät päättelemään informaatiota muusta osasta järjestelmää.

Järjestelmän joustavuus, mukaan lukien kyky konfiguroida se tarpeen mukaan, täydentää vastaavia staattisia tiloja todellisessa tilassa, mikä voisi auttaa tutkijoita ohittamaan reaalisen tilan ulottuvuuksien rajoitukset ymmärtääkseen kolmenkin ulottuvuuden ylittäviä ilmiöitä, Baban mukaan.

"Tämä työ osoittaa mahdollisuuden, että topologista ja synteettisen ulottuvuuden fotoniikkaa voidaan käyttää käytännössä piifotoniikan integrointialustan kanssa", Baba selittää. "Seuraavaksi aiomme kerätä kaikki topologiset ja synteettiset fotonielementit rakentaaksemme topologisen integroidun piirin."

Aiheesta aiemmin:

Fotonit taipuvat moneen

Yksisuuntainen radiotie synteettisellä Hall-efektillä

Synteettinen magnetismi ohjailee valoa

23.11.2023Pikofotoniikan synty: Kohti aikakidemateriaaleja
22.11.2023Veden ja ilman välinen akustinen viestintä
21.11.2023Uusia kubittiratkaisuja
20.11.2023Erittäin nopeat laserit erittäin pienillä siruilla
18.11.2023Grafeenia, fotosynteesiä ja tekoälyä vihreään energiantuotantoon
17.11.2023Parempaa energiatehokkuutta tietojenkäsittelyyn
16.11.2023Kommunikointia tyhjyyden kanssa
15.11.2023Metamolekyylisen metamateriaalin valmistus
14.11.2023Läpi ahtaankin raon
13.11.2023Outo magneettinen materiaali voi tehdä laskennasta energiatehokasta
11.11.2023Sähköä molekyylien ja ionien tasolta
11.11.2023Neuroverkkoja optisesti ja kvanttihybridinä
09.11.2023Viisi kerrosta grafeenia
08.11.2023Lämmönsiirron hallintaa transistorilla
07.11.2023Metamateriaali yhdistää katkenneet hermot
06.11.2023Valoa valolla ohjaten
04.11.2023Hiilidioksidia polttoaineeksi tehokkaasti
03.11.20233D-tulostustekniikkaa kvanttiantureille
03.11.2023Magnetismia ei-magneettisissa materiaaleissa
02.11.2023Energiatehokas tekoälysiru
01.11.2023Ferrosähköisyyttä piin kanssa ja yhdellä alkuaineella
31.10.2023Magneettisten aaltojen hallinta suprajohteilla
30.10.2023Vakautta ja tehokkuutta perovskiittiaurinkokennoille
28.10.20233D-tulostettu reaktorisydän aurinkopolttoaineille
27.10.2023Tekoälyä kolmiulotteisella datalla
26.10.2023Kvantti-ilmiön sähköinen ohjaus
25.10.2023Verkkoliitäntä kvanttitietokoneille ja radiospektrin kattava ilmaisin
24.10.2023Fotonikiteet taivuttavat valoa aivan kuin painovoima
23.10.2023Nanorakenteet tehostavat litium-rikki akkuja
21.10.2023Vetyä tankaten
20.10.2023Harppaus hiilinanoputkia pidemmälle
19.10.2023Suprajohtava niobium-aaltoputki
19.10.2023Ruoste ja topologia tehostavat magnetismia
17.10.2023Virheiden osoittaminen tehostaa kvanttilaskentaa
16.10.2023Pyrosähköä viruksista
16.10.2023Uusi kubittialusta luodaan atomi kerrallaan
12.10.2023Kvasikiteitä ja ultralaajakaistaista kuvausta
11.10.2023Kontakteja ja seostusta grafeeninanonauhoihin
10.10.2023Magneettinen heterorakenne nopeuttaa tietotekniikkaa
09.10.2023Mullistava väriteknologia ja aurinkoenergia
06.10.2023Timanteista kvanttisimulaattoreita
05.10.2023Kultaa ja perovskiittiä
04.10.2023Tehokkaampaa koulutusta tekoälylle
03.10.2023Lämpötilakuvausta aineen sisältä
02.10.2023Femtosekunnin laseri lasista
29.09.2023Tavoitteena parempia kubitteja
28.09.2023Suola ja kulta tuottavat sähköä
27.09.2023Laaksotroniikka lämpenee
26.09.2023Tekoälyä monisensorisella integroidulla neuronilla
25.09.2023Magneetteja huonelämpöiseen kvanttilaskentaan
23.09.2023Lupaavia vedyn tuotannon tapoja
23.09.2023Kvanttipotentiaalin vapauttaminen monipuolisilla kvanttitiloilla
21.09.2023Terahertsiaaltoja helpommin
20.09.2023Espoosta voi ostaa kvanttitietokoneen
19.09.2023Kvanttianturien tarkkuutta voi edelleen parantaa
18.09.2023Kaksiulotteisia fettejä piikiekolle
16.09.2023Grafeenia, vihreää energiaa ja materiaaleja
15.09.2023Infrapunavaloa kvanttipisteistä
14.09.2023Kohti täydellisiä optisia resonaattoreita
13.09.2023Pidemmän kantaman vedenalaista viestintää
12.09.2023Pisara-akku tasoittaa tietä biointegroinnille
11.09.2023Atomisen tarkkoja antikvanttipisteitä
08.09.2023Outo metalli on nyt vähemmän outo
07.09.2023Yhtä aikaa analoginen ja digitaalinen
06.09.2023Fotoni kuljettaa ja koodaa kvantti-informaatiota
05.09.2023Parempi kyberturvallisuus uudella materiaalilla
04.09.2023Miten valo toimii? Kysy mekaanikolta
01.09.2023Spinin kytkentää kvanttimateriaalissa huonelämpötilassa
31.08.2023Kuditit antavat välähdyksen kvanttitulevaisuudesta
30.08.2023Ledejä piirtäen ja vaihtoehto orgaanisille ledeille
29.08.2023Ioniansoja, fermionprosessori ja kvanttihybridimekaniikkaa
28.08.2023Grafeenin ominaisuuksia grafiittiin
26.08.2023Tehokas fotoreaktori ja kestävä polttokennoarkkitehtuuri
25.08.2023Pienenergian keruuta grafeenin värähtelystä
24.08.2023Valoa magneetin sisään
23.08.2023Hiilipohjaista kvanttitekniikkaa
22.08.2023Kohti vikasietoisia kubitteja
21.08.2023Kaksiulotteinen aaltojohde valolle
19.08.2023Aurinkokenno toimii kuin kasvin lehti
18.08.2023Seuraava askel neuromorfista laskentaa
17.08.2023Suprajohteita vaikka atomi kerrallaan
16.08.2023Nanoledejä ja kvanttivalosauvoja
15.08.2023Q-piin löytö tuo lisäpotkua kvanttilaskennalle
14.08.2023Ferrosähkömateriaali voisi antaa roboteille lihakset
12.08.2023Anturointia solujen tasolla
11.08.2023Tutka tehostuu kvanttisesti ja interferenssillä
10.08.2023Kesän aikana käännettyä
09.08.2023Uudenlaiset anioneja johtavat kalvot elektrolyysille
08.08.2023Eeroq ja 2000 kubitin prosessori
07.08.2023Datansiirtoa useilla valon väreillä yhdellä laserilla
05.08.2023Lämpöavusteinen havaitseminen eli HADAR
05.08.2023Langatonta energiansiirtoa etäämmälle
03.08.2023Atomikubitteja ja sukkuloivia ioneja
02.08.2023Ferrosähköinen transistori muistaa ja laskee
01.08.2023Muistissa toimivaa langatonta laskentaa
26.07.2023Mikroaaltoisolaattori vaikkapa kvanttitietokoneille
21.07.2023Transistoreita uusille piiriarkkitehtuureille
14.07.2023Askel kohti mekaanisten kubittien toteuttamista
07.07.2023Tehokkaampaa värähtelyenergian talteenottoa
01.07.2023Kvanttitekniikkaa matkapuhelinten salaukseen

Näytä lisää »