Recientemente, ha surgido el concepto de una dimensión sintética. A través de esto, las estructuras de alta dimensión se pueden alojar en plataformas de baja dimensión aprovechando los grados de libertad no espaciales como sustituto o complemento de las geométricas.
Recientemente, la colaboración en Japón ha desarrollado una forma de crear dimensiones sintéticas. Presentaron la primera realización de una dimensión de frecuencia artificial en un dispositivo fotónico integrado de resonador de anillo de silicio fabricado mediante un proceso CMOS.
Toshihiko Baba, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad Nacional de Yokohama, dijo: “El concepto de dimensionalidad se ha convertido en un elemento central en diversos campos de la física y la tecnología contemporáneas en los últimos años. Si bien las investigaciones sobre materiales y estructuras de menor dimensión han sido fructíferas, los rápidos avances en topología han descubierto una gran cantidad de fenómenos potencialmente útiles según la dimensionalidad del sistema, incluso yendo más allá de las tres dimensiones espaciales disponibles en el mundo que nos rodea”.
Para desarrollar su dimensión sintética, los científicos utilizaron el mismo enfoque para construir semiconductores de óxido de metal complementarios (CMOS). Un resonador de anillo aplica guías para controlar y dividir las ondas de luz según parámetros específicos, como anchos de banda particulares.
Baba dijo, «El dispositivo fotónico del resonador de anillo de silicio adquirió un espectro óptico «similar a un peine», lo que resultó en modos correspondientes a un modelo unidimensional».
El dispositivo generó una dimensión sintética que permitió a los científicos obtener información sobre el resto del sistema. Actualmente, el sistema consta de un anillo. En cualquier caso, se podrían apilar más para detectar impactos y caracterizar inmediatamente las señales de frecuencia óptica.
Niñera dicho, «Su plataforma, incluso con anillos apilados, es mucho más pequeña y compacta que los enfoques anteriores, que conectaban fibras ópticas a varios componentes».
“Una plataforma de chip fotónico de silicio más escalable proporciona un avance considerable, ya que permite que la fotónica con dimensiones sintéticas se beneficie de la caja de herramientas de fabricación comercial CMOS madura y sofisticada, al mismo tiempo que crea los medios para introducir fenómenos topológicos multidimensionales en aplicaciones de dispositivos novedosos. ”
“La flexibilidad del sistema, incluida la capacidad de reconfigurarlo según sea necesario, complementa espacios estáticos equivalentes en el espacio real, lo que podría ayudar a los investigadores a sortear las limitaciones dimensionales del espacio real para comprender fenómenos incluso más allá de las tres dimensiones”.
“Este trabajo muestra la posibilidad de que la fotónica de dimensión topológica y sintética se pueda utilizar de forma práctica con una plataforma de integración de fotónica de silicio. A continuación, planeamos recopilar todos los elementos fotónicos de dimensión topológica y sintética para construir un circuito integrado topológico”.
Referencia de la revista:
- ARMANDAS BALČYTIS et al. Estructuras de banda de dimensión sintética en una plataforma fotónica Si CMOS. DUELE: 10.1126/sciadv.abk0468
