Un equipo de investigadores diseñó un cristal de tiempo fotónico bidimensional que, según dicen, podría tener aplicaciones en tecnologías como transmisores y láseres.
A pesar de su nombre, los cristales de tiempo fotónicos tienen poco en común con los cristales de tiempo, una fase de la materia propuesta por primera vez en 2012 y observado varios años después. El elemento común fundamental es que ambos cristales tienen patrones estructurales a lo largo del tiempo, pero los cristales de tiempo son materiales cuánticos (los átomos están suspendidos en estados cuánticos), mientras que los cristales de tiempo fotónicos son materiales artificiales que no se encuentran en la naturaleza.mi y ellos no están necesariamente suspendidos en estados cuánticos.
Los investigadores han tenido dificultades para construir y manipular cristales de tiempo fotónicos en 3D, por lo que el equipo reciente intentó algo diferente: adelgazar el material a tan solo 0,08 pulgadas (2 m).ilímetros) de espesor. Su el cristal amplifica la luz a frecuencias de microondas. ele experimento los resultados son publicado hoy en Science Advances.
«Al modular o cambiar la propiedad electromagnética de la metasuperficie con el tiempo, pudimos crear un cristal de tiempo fotónico 2D», dijo Xuchen Wang, físico del Instituto de Tecnología de Karlsruhe y autor principal del estudio, en un correo electrónico a Gizmodo. «Reducir los cristales de tiempo fotónicos de 3D a 2D puede hacerlos más delgados, livianos y fáciles de fabricar, al igual que las metasuperficies mejoraron en los metamateriales».
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Los cristales fotónicos son estructuras ópticas cuya capacidad de refractar la luz cambia periódicamente (es decir, con el tiempo). En entornos de laboratorio, las propiedades electromagnéticas de los metamateriales se puede ajustar para crear cristales fotónicos que son anormalmente buenos para amplificar las ondas de luz.
Los fotones en tales cristales tienen un patrón repetitivo que los hace coherentes, similar a cómo ayuda de patrones láser pulsados en bits cuánticos mantenerlos coherentesprolongando los estados cuánticos.
«En [photonic time crystals], la energía no se conserva; por lo tanto, los estados que residen en la brecha de impulso pueden tener amplitudes que aumentan exponencialmente”, dijo Mordechai Segev, físico del Instituto Tecnológico Technion de Israel que no está afiliado al nuevo artículo, en un informe de febrero. entrevista con Nature Photonics. «Esto tiene un gran impacto en la física involucrada».
Las aplicaciones del mundo real del descubrimiento involucran a la mayoría de los dispositivos que dependen de fotónica. Por ejemplo, las señales inalámbricas podrían mejorarse recubriendo los dispositivos con cristales de tiempo fotónicos 2D, lo que hace que la intensidad de la señal sea más robusta.
Aunque el cristal elaborado por el témetro solo amplifica micrófonoEn frecuencias de onda, Wang le dijo a Gizmodo que un ligero ajuste en el diseño podría permitir que el cristal funcione en frecuencias de onda milimétricas, como las que se usan en las comunicaciones 5G.
El tiempo dirá qué tan escalable es la tecnología y qué tan bien funciona fuera de un laboratorio.
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