پژوهشگران چینی روشی نوین برای ایجاد میدان های مغناطیسی مصنوعی در تراشهها توسعه دادند که میتواند نور را هدایت کرده و ارتباطات سریعتر فراهم کند.
به گزارش مجله خبری آی تی و دیجیتال و به نقل از phys، الکترونها در میدان مغناطیسی رفتارهای شگفتانگیزی نشان میدهند، مانند تشکیل سطوح انرژی مجزا یا بروز اثر کوانتومی هال.
این کشفیات نقش مهمی در درک مواد کوانتومی و فازهای توپولوژیک ماده داشتهاند. اما نور از ذرات خنثی تشکیل شده و به طور طبیعی همان واکنشی را نسبت به میدان مغناطیسی نشان نمیدهد.
این موضوع باعث شده بازتولید چنین پدیدههایی در سامانههای نوری، بهویژه در فرکانسهای بالای مورد استفاده در ارتباطات مدرن، دشوار باشد.
برای غلبه بر این محدودیت، گروهی از پژوهشگران دانشگاه شانگهای جیاو تونگ و دانشگاه سان یات سن روشی برای تولید میدانهای شبهمغناطیسی درون موادی به نام کریستالهای فوتونی ارائه کردهاند.
این میدانهای مصنوعی رفتار میدانهای مغناطیسی واقعی را شبیهسازی میکنند و میتوانند مسیر حرکت نور را درون این ساختارها تغییر دهند.
برخلاف تحقیقات پیشین که تنها روی پدیدههای خاصی مانند سطوح لاندائو فوتونی تمرکز داشتند، این روش جدید امکان کنترل کامل و دلخواه بر نحوه جریان نور در ماده را فراهم میکند.
پژوهشگران با تغییر تقارن واحدهای بسیار کوچک در کریستالهای فوتونی سیلیکونی، موفق شدند میدانهای شبهمغناطیسی با الگوهای فضایی دقیق طراحی کنند.
این تغییرات بدون نقض تقارن زمانی صورت گرفت و هم تحلیلهای نظری و هم آزمایشهای عملی، توانایی این میدانها در هدایت و کنترل نور را تایید کردند.
برای نمایش کاربردهای عملی، این تیم دو وسیله رایج در اپتیک مجتمع ساختند. نخست یک خمیدگی S شکل در موجبر نوری بود که نور را با افت سیگنال کمتر از 1.83 دسیبل منتقل کرد. دوم یک تقسیمکننده توان بود که نور را به دو مسیر مساوی تقسیم کرد، آن هم با اتلاف کم و تعادل بالا.
در آزمایش پایانی، این دستگاهها توانستند دادههایی با سرعت 140 گیگابیت بر ثانیه را با استفاده از فرمت استاندارد مخابراتی منتقل کنند. این نتیجه نشان داد که روش جدید کاملا با سیستمهای ارتباطات نوری موجود سازگار است.
علاوه بر کاربردهای فوری، این دستاورد مسیرهای تازهای برای بررسی پدیدههای الهامگرفته از فیزیک کوانتوم با استفاده از نور باز میکند. ایجاد میدانهای مصنوعی در سامانههای فوتونی میتواند منجر به توسعه ابزارهای جدید در رایانش نوری، اطلاعات کوانتومی و فناوریهای پیشرفته ارتباطی شود.
همچنین بستری فراهم میکند تا فیزیکدانان بتوانند رفتار ذرات خنثی را در شرایطی مشابه حضور در میدان مغناطیسی مطالعه کنند و پیوندی میان مفاهیم فیزیک ماده چگال و فوتونیک ایجاد نمایند.
نظرات کاربران