Dimensiones sintéticas para entender mejor las leyes del Universo
Los humanos experimentan el mundo en tres dimensiones, pero una colaboración en Japón ha creado una forma de crear dimensiones sintéticas para comprender mejor las leyes básicas del Universo.
Estas
dimensiones de diseño podrían aplicarse a las tecnologías avanzadas, según
anuncian los investigadores en la revista 'Science Advances'.
"El
concepto de dimensionalidad se ha convertido en los últimos años en un elemento
central en diversos campos de la física y la tecnología contemporáneas",
explica el autor del artículo, Toshihiko Baba, profesor del Departamento de
Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad Nacional de Yokohama.
Aunque las
investigaciones sobre materiales y estructuras de baja dimensión han sido
fructíferas, los rápidos avances en topología han descubierto una mayor
abundancia de fenómenos potencialmente útiles en función de la dimensionalidad
del sistema, incluso más allá de las tres dimensiones espaciales disponibles en
el mundo que nos rodea".
La
topología se refiere a una extensión de la geometría que describe
matemáticamente espacios con propiedades que se conservan en la distorsión
continua, como la torsión de una banda de mobius.
Cuando se
combinan con la luz, según Baba, estos espacios físicos pueden dirigirse de una
manera que permite a los investigadores inducir fenómenos muy complicados.
En el mundo
real, desde una línea hasta un cuadrado o un cubo, cada dimensión proporciona
más información, así como requiere más conocimientos para describirla con
precisión.
En la
fotónica topológica, los investigadores pueden crear dimensiones adicionales de
un sistema, lo que permite más grados de libertad y la manipulación
multifacética de propiedades antes inaccesibles.
"Las
dimensiones sintéticas han permitido explotar conceptos de mayor dimensión en
dispositivos de menor dimensión con una complejidad reducida, así como impulsar
funcionalidades críticas de los dispositivos, como el aislamiento óptico en el
chip", añade.
Los
investigadores fabricaron una dimensión sintética en un resonador de anillo de
silicio, utilizando el mismo enfoque empleado para construir semiconductores de
óxido metálico complementarios (CMOS), un chip de ordenador que puede almacenar
cierta memoria.
Un
resonador en anillo aplica guías para controlar y dividir las ondas de luz
según parámetros específicos, como anchos de banda concretos.
Según Baba,
el dispositivo fotónico con resonador de anillo de silicio adquirió un espectro
óptico "en forma de peine", dando lugar a modos acoplados
correspondientes a un modelo unidimensional.
En otras
palabras, el dispositivo produjo una propiedad medible -una dimensión
sintética- que permitió a los investigadores inferir información sobre el resto
del sistema.
Aunque el
dispositivo desarrollado consta de un anillo, se podrían apilar más para
obtener efectos en cascada y caracterizar rápidamente las señales de frecuencia
óptica.
Según Baba,
su plataforma, incluso con anillos apilados, es mucho más pequeña y compacta
que los enfoques anteriores, que empleaban fibras ópticas conectadas a varios
componentes.
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