Ilmuwan dari Universitas Paderborn mempublikasikan temuannya di “Science Advances” — ScienceDaily
Top News

Ilmuwan dari Universitas Paderborn mempublikasikan temuannya di “Science Advances” — ScienceDaily

Cahaya tidak hanya memainkan peran kunci sebagai pembawa informasi untuk chip komputer optik, tetapi juga khususnya untuk komputer kuantum generasi berikutnya. Panduan lossless di sekitar sudut tajam pada chip kecil dan kontrol yang tepat dari interaksinya dengan cahaya lain adalah fokus penelitian di seluruh dunia. Para ilmuwan di Universitas Paderborn kini telah menunjukkan, untuk pertama kalinya, kurungan spasial gelombang cahaya ke titik yang lebih kecil dari panjang gelombang dalam ‘kristal fotonik topologi’. Ini adalah bahan elektromagnetik buatan yang memfasilitasi manipulasi cahaya yang kuat. Negara dilindungi oleh properti khusus dan penting untuk digunakan dalam chip kuantum, misalnya. Temuan ini sekarang telah diterbitkan dalam jurnal terkenal “Science Advances.”

Kristal topologi berfungsi berdasarkan struktur tertentu, yang sifat-sifatnya sebagian besar tetap tidak terpengaruh oleh gangguan dan penyimpangan. Sementara dalam kristal fotonik normal, efek yang diperlukan untuk manipulasi cahaya rapuh dan dapat dipengaruhi oleh cacat pada struktur material, misalnya, pada kristal fotonik topologi, mereka dilindungi dari hal ini. Struktur topologi memungkinkan properti seperti propagasi cahaya searah dan peningkatan ketahanan untuk memandu foton, partikel cahaya kecil — fitur yang penting untuk teknologi berbasis cahaya di masa depan.

Kristal fotonik mempengaruhi propagasi gelombang elektromagnetik dengan bantuan celah pita optik untuk foton, yang menghalangi pergerakan cahaya ke arah tertentu. Hamburan biasanya terjadi – beberapa foton dipantulkan kembali, sementara yang lain dipantulkan. “Dengan keadaan cahaya topologi yang menjangkau berbagai kristal fotonik, Anda dapat mencegah hal ini. Dalam pandu gelombang dan serat optik normal, pantulan balik menimbulkan masalah besar karena menyebabkan umpan balik yang tidak diinginkan. Kehilangan selama propagasi menghalangi integrasi skala besar dalam chip optik , di mana foton bertanggung jawab untuk mentransmisikan informasi. Dengan bantuan kristal fotonik topologi, pandu gelombang searah baru dapat dicapai yang mentransmisikan cahaya tanpa pantulan balik, bahkan di hadapan gangguan besar yang sewenang-wenang, “jelas Profesor Thomas Zentgraf, kepala Kelompok penelitian Ultrafast Nanophotonics di Universitas Paderborn. Konsep, yang berasal dari fisika solid-state, telah menyebabkan banyak aplikasi, termasuk transmisi cahaya yang kuat, garis tunda topologi, laser topologi, dan interferensi kuantum.

“Baru-baru ini juga terbukti bahwa kristal fotonik topologi berdasarkan topologi lemah dengan dislokasi kristal dalam struktur periodik juga menunjukkan sifat khusus ini dan juga mendukung apa yang dikenal sebagai keadaan cahaya terlokalisasi secara spasial yang dilindungi secara topologi. Ketika sesuatu dilindungi secara topologi, setiap perubahan parameter tidak mempengaruhi properti yang dilindungi. Keadaan cahaya lokal sangat berguna untuk amplifikasi non-linier, miniaturisasi komponen fotonik dan integrasi chip kuantum fotonik,” tambah Zentgraf. Dalam konteks ini, keadaan topologi lemah adalah keadaan khusus untuk cahaya yang dihasilkan tidak hanya dari struktur pita topologi, tetapi juga dari pembentukan struktur kristal.

Dalam percobaan bersama, para peneliti dari Universitas Paderborn dan Universitas RWTH Aachen menggunakan mikroskop optik bidang dekat khusus untuk menunjukkan keberadaan keadaan cahaya yang sangat terlokalisasi dalam struktur topologi. “Kami menunjukkan bahwa keserbagunaan topologi yang lemah dapat menghasilkan medan optik yang sangat terlokalisasi secara spasial dalam dislokasi struktural yang diinduksi secara sengaja,” jelas Jinlong Lu, seorang mahasiswa PhD dalam kelompok Zentgraf dan penulis utama makalah ini. “Studi kami menunjukkan strategi yang layak untuk mencapai keadaan nol dimensi terlokalisasi yang dilindungi topologi untuk cahaya,” tambah Zentgraf. Dengan pekerjaan mereka, para peneliti telah membuktikan bahwa mikroskop medan dekat adalah alat yang berharga untuk mengkarakterisasi struktur topologi dengan resolusi skala nano pada frekuensi optik.

Temuan ini memberikan dasar untuk penggunaan keadaan cahaya optik yang sangat terlokalisasi berdasarkan topologi yang lemah. Bahan perubahan fase dengan indeks bias yang dapat disetel karenanya juga dapat digunakan untuk struktur nano yang digunakan dalam percobaan untuk menghasilkan elemen fotonik topologi yang kuat dan aktif. “Kami sekarang sedang mengerjakan konsep untuk melengkapi pusat dislokasi dalam struktur kristal dengan pemancar kuantum khusus untuk generasi foton tunggal,” kata Zentgraf, menambahkan: “Ini kemudian dapat digunakan di komputer kuantum optik masa depan, yang memainkan generasi foton tunggal. peran penting.”

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Paderborn. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Posted By : totobet hk