Ciencias

Un nexo no lineal excepcional con una relación señal/ruido ultramejorada

El panel superior muestra dos resonadores acoplados. El resonador izquierdo (rojo) tiene ganancia saturable no lineal y el otro resonador (azul) tiene pérdida lineal. Tal sistema no hermitiano no lineal se puede mapear en un sistema simétrico PT de tres resonadores, como se muestra en el panel inferior, con resonadores lineales de ganancia (G), neutral (N) y pérdida (L). Crédito: Science China Press

Profe. Duanduan Wan y el Prof. Meng Xiao de la Escuela de Física de la Universidad de Wuhan publicó recientemente un estudio en la revista Revista científica nacional🇧🇷 Su trabajo proporciona un ejemplo simple e intuitivo, demostrando con teoría de circuitos y experimentos un «nexo excepcional» («EX»), un punto excepcional de orden superior (HOEP). Este HOEP se realiza dentro de solo dos resonadores acoplados con la ayuda de una ganancia no lineal. Además, un HOEP de este tipo muestra una relación señal/ruido ultramejorada.

Los puntos excepcionales (EP) sustentan los avances recientes en la física no hermitiana, como la mejora de la sensibilidad, los efectos de piel y el trenzado de modos. En los últimos años, ha habido un debate continuo sobre si los EP pueden mejorar el rendimiento del sensor o no.

Los posibles argumentos incluyen requisitos de parámetros estrictos, límites de resolución fundamentales y amplificación de ruido cerca de los EP. Ante estos desafíos, los investigadores pretenden concluir que los EP, incluso los EP de orden superior (HOEP), aumentan la capacidad de respuesta en lugar de la relación señal-ruido. Aquí, este equipo de la Universidad de Wuhan muestra que tal HOEP habilitado para la no linealidad exhibe no solo una capacidad de respuesta divergente sino también una relación señal-ruido divergente.

Excepcional Nexus no lineal con relación señal/ruido ultramejorada

(a), Circuito utilizado para la verificación experimental, mostrando los inductores (L), capacitores (C), resistencias (R), diodos (D) y amplificador (A). (b) Foto de la configuración experimental. (cf.), Frecuencias resonantes medidas (círculos huecos y diamantes) del sistema junto con las frecuencias propias de estado estacionario de las simulaciones (líneas sólidas). (gj) muestran el comportamiento crítico cercano a los correspondientes EP y EX en (cf), respectivamente. Las líneas continuas son las predicciones teóricas. Los errores experimentales estimados (desviación estándar obtenida de 8 mediciones independientes) en (cj) son más pequeños que los tamaños de los marcadores. Para fines de demostración, exageramos las barras de error por un factor de 100, 100, 50, 50, 10, 10, 10 y 10 en (cj), respectivamente. (kn) muestra el correspondiente (SNR)-1 para diferentes valores de desafinación y pérdida y el fondo cian representa el ajuste teórico. Crédito: Science China Press

Al explorar la saturación de ganancia no lineal en sistemas no hermitianos, este equipo demuestra con ambos teoría y el circuito experimenta un nexo excepcional (EX), un HOEP, dentro de solo dos resonadores acoplados (ver primera imagen). Curiosamente, las dificultades antes mencionadas encontradas para otros EP en la detección se pueden reconciliar naturalmente debido a la exquisita correlación de dimensiones en este sistema no lineal. Además, la señal aproporción de ruido se mejora significativamente en las proximidades de HOEP (ver segunda imagen).

Este resultado podría tener impactos instantáneos significativos en la comprensión fundamental de las singularidades excepcionales de los sistemas no lineales no hermitianos y podría abrir nuevas vías para aplicaciones como las mediciones ultrasensibles.

Mas informaciones:
Kai Bai et al, Nonlinearity permitió excepcionales singularidades de orden superior con una relación señal/ruido ultramejorada, Revista científica nacional (2022). DOI: 10.1093/nsr/nwac259

Proporcionado por
Ciencia Prensa China

Cita: Un nexo no lineal excepcional con una relación señal/ruido ultramejorada (22 de diciembre de 2022) recuperado el 22 de diciembre de 2022 de https://phys.org/news/2022-12-nonlinear-Exceptional-nexus-ultra- señal-a-ruido mejorada.html

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