A fizikusok fotonikus időkristályt hoznak létre, amely felerősíti a fényt

Egy kutatócsoport kétdimenziós foton időkristályt tervezett, amely szerintük olyan technológiákban alkalmazható, mint az adók és a lézerek.

Nevük ellenére a fotonikus időkristályoknak alig van közük az időkristályokhoz, az anyag fázisához, amelyet először 2012-ben javasoltak. Néhány évvel később észrevették. Az alapvető közös nevező az, hogy mindkét kristály szerkezeti mintázattal rendelkezik az idő múlásával, de az időkristályok kvantumanyagok – kvantumállapotban szuszpendált atomok -, míg a fotonikus időkristályok szintetikus anyagok, amelyek nem léteznek a természetben.H csalódás Nem feltétlenül van felfüggesztve kvantumállapotokban.

A kutatóknak nehézségekbe ütköztek a fotonikus időkristályok 3D-ben történő megépítése és manipulálása, ezért a legújabb csapat valami mással próbálkozott: az anyag méretét mindössze 0,08 hüvelykre (2 m) csökkentette.milliméter) vastag. ők A kristály erősíti a fényt mikrohullámú frekvencián. yElektronikus tapasztalat Eredmények közzétett Ma a Science Advancesben.

„A metafelület elektromágneses tulajdonságainak idővel történő módosításával vagy megváltoztatásával kétdimenziós fotonikus időkristályt tudtunk létrehozni” – mondta Xuchen Wang, a Karlsruhei Technológiai Intézet fizikusa és a tanulmány vezető szerzője egy e-mailben. Gizmodo. „A fotonikus időkristályok 3D-ről 2D-re való csökkentése vékonyabbá, könnyebbé és könnyebben gyárthatóvá teheti őket, hasonlóan ahhoz, ahogy a metafelületek javulnak a metaanyagokon.”

A fotonikus kristályok olyan optikai struktúrák, amelyek fénytörési képessége periodikusan (vagyis idővel) változik. Laboratóriumi körülmények között a metaanyagok elektromágneses tulajdonságai Finomhangolásával olyan fotonikus kristályokat lehet létrehozni, amelyek abnormálisan jól erősítik a fényhullámokat.

Az ilyen kristályokban lévő fotonoknak ismétlődő mintázata van, amely koherensben tartja őket, hasonlóan ahhoz, ahogy vannak A pulzáló lézerminták segítik a kvantumbiteket együtt tartva őketés a kvantumállapotok meghosszabbítása.

„ban ben [photonic time crystals], az energia nem takarítható meg; Emiatt a lendületi résben lévő államok amplitúdói exponenciálisan megnövekedhetnek” – mondta februárban Mordechai Segev, a Technion Israel Institute of Technology fizikusa, aki nem áll kapcsolatban az új lappal. Interjú a Nature Photonics céggel. „Ez óriási hatással van az érintett fizikára.”

A valós felfedezési alkalmazások közé tartozik a legtöbb eszköz, amelyre támaszkodik fotonika. Például a vezeték nélküli jelek javíthatók, ha az eszközöket kétdimenziós fotonikus időkristályokkal vonják be, ami robusztusabbá teszi a jelerősséget.

Bár a kristályt tea készítetteM csak felfújja mikrofonEgy kis tervezési módosítás lehetővé teheti, hogy a kristály milliméteres hullámfrekvenciákon működjön, például az 5G kommunikációban használt frekvenciákon, mondta Wang a Gizmodo-nak.

Az idő eldönti, mennyire méretezhető a technológia, és mennyire teljesít jól a laboron kívül.

Bővebben: A fizikusok a Fibonacci-szekvencia segítségével felrobbantották a kvantumszámítógépet.