Físicos crean un cristal de tiempo fotónico que amplifica la luz

Un equipo de investigadores diseñó un cristal de tiempo de fotones 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 Se notó varios años después.. El denominador común básico es que ambos cristales tienen patrones estructurales a lo largo del tiempo, pero los cristales de tiempo son materiales cuánticos (átomos suspendidos en estados cuánticos), mientras que los cristales de tiempo fotónicos son materiales sintéticos que no existen en la naturaleza.H engaño No está necesariamente suspendido en estados cuánticos.

Los investigadores tuvieron dificultades para construir y manipular cristales de tiempo fotónicos en 3D, por lo que el último equipo intentó algo diferente: reducir el tamaño del material a solo 0,08 pulgadas (2 m).milímetros) de espesor. ellos El cristal amplifica la luz a frecuencias de microondas.. yExperiencia electrónica Resultados publicado Hoy en Science Advances.

«Al modificar o cambiar la propiedad electromagnética de la metasuperficie con el tiempo, pudimos crear un cristal de tiempo fotónico bidimensional», 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, de manera muy similar a como las metasuperficies mejoran los metamateriales».

Los cristales fotónicos son estructuras ópticas cuya capacidad para 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 excepcionalmente buenos para amplificar las ondas de luz.

Los fotones en tales cristales tienen un patrón repetitivo que los mantiene coherentes, similar a como son Los patrones de láser pulsante ayudan con los bits cuánticos manteniéndolos juntosy prolongación de estados cuánticos.

«en [photonic time crystals], no se ahorra energía; Por lo tanto, los estados que residen en la brecha de impulso pueden tener amplitudes aumentadas exponencialmente”, dijo en febrero Mordechai Segev, físico del Instituto de Tecnología Technion Israel que no está afiliado al nuevo artículo. Entrevista con Nature Photonics. «Esto tiene un gran impacto en la física involucrada».

Las aplicaciones del mundo real para el descubrimiento incluyen la mayoría de los dispositivos en los que confía fotónica. Por ejemplo, las señales inalámbricas se pueden mejorar recubriendo los dispositivos con cristales de tiempo fotónicos bidimensionales, lo que hace que la intensidad de la señal sea más robusta.

Aunque el cristal fue hecho por téMETRO solo se infla micrófonoUna ligera modificación en el diseño podría permitir que el cristal funcione en frecuencias de ondas milimétricas, como las que se usan en las comunicaciones 5G, dijo Wang a Gizmodo.

El tiempo dirá qué tan escalable es la tecnología y qué tan bien funciona fuera del laboratorio.

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