В ИТМО показали простой способ перестройки топологических состояний света
Группа ученых университетов ИТМО, Австралийского национального и Цзилиньского разработали топологическую структуру, позволяющую динамически перестраивать краевые состояния света. За счет особой формы составляющих систему частиц открывается возможность менять ее свойства путем вращения отдельных частиц. Эффективность такого решения исследователи продемонстрировали в ходе микроволнового эксперимента. Полученные результаты ускорят развитие топологически защищенных электромагнитных устройств.
Все популярнее становится идея замены электронных устройств фотонными, в которых информация передается с помощью света. В связи с этим перспективна концепция топологических (краевых) состояний света, которые могут распространяться без рассеяния на дефектах и неоднородностях или образовывать локализованные состояния с частотой, устойчивой к различным помехам из внешней среды.
Чтобы получить эти состояния, необходимо использовать структуры на основе резонансных частиц, составленных в определенную решетку. Обычно исследователи подбирают специальную геометрию конструкции, например, меняют расстояние между частицами. Но такие структуры сложно регулировать, особенно в режиме реального времени.
Ученые из фронтирной лаборатории «Исследование фундаментальной физики с помощью топологических метаматериалов» под руководством М. А. Горлача Нового физтеха Университета ИТМО предложили управлять топологическими состояниями света при помощи чередования свойств самих частиц, а именно, их ориентации. Такой подход позволяет не только локализовать эти состояния, но и намного проще перестраивать их (изменять длину локализации света, «переключать» край структуры, на котором они появляются). Эффективность решения исследователи продемонстрировали в микроволновом эксперименте, используя решетку из керамических частиц, по форме напоминающих крошечные лошадиные подковы.
«Благодаря чередованию ориентации частиц можно получить стабильные защищенные краевые состояния. Вдобавок мы можем крутить эти частицы в реальном времени, что позволяет динамически перестраивать длину локализации этих состояний, переключать край, который будет светиться. Это оказывается перспективным не только в микроволнах, где у нас был проведен эксперимент, но и в оптическом диапазоне», — рассказывает Даниил Бобылев, автор исследования, аспирант Нового физтеха Университета ИТМО.
Сперва ученые оптимизировали форму отдельной частицы. Затем они составили из таких «подковок» одномерный массив (систему соосных несимметричных цилиндров), который в ходе эксперимента засвечивается микроволнами определенной частоты, демонстрируя распределение электромагнитного поля.
«Когда мы крутили керамические диски, то увидели, что локализация менялась от концентрированной (в центре) до полностью размытой, если меняли нетривиальную структуру на тривиальную. Это подтвердило результаты теоретических выводов и численного моделирования, которые мы продемонстрировали в прошлых работах. Это открывает большие возможности. Например, наша конструкция может быть полезна при разработке топологических волноводов, резонаторов, переключателей для связи поколения 6G», — добавляет Даниил Бобылев.
«Данная работа — одно из перспективных направлений работы недавно созданной лаборатории «Исследование фундаментальной физики с помощью топологических метаматериалов». Возможность гибкой перестройки свойств метаматериала важна для нас и в другом контексте — в поисках темной материи при помощи резонаторов на основе среды из проводов. Ближайшим шагом мы планируем обобщить полученные результаты на двумерный случай», — рассказывает Максим Горлач, руководитель фронтирной лаборатории, старший научный сотрудник ИТМО. Исследование было выбрано для публикации на обложке выпуска журнала ACS Photonics. Работа поддержана программой Минобрнауки РФ «Приоритет 2030» и грантом РНФ.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Даже умеренный, но регулярный недосып может влиять на массу тела без каких-либо особых изменений в рационе. Авторы нового исследования выяснили, какой именно прибавки в весе можно ожидать.
Международная команда ученых выяснила, что иногда взаимное вылизывание у кошек укрепляет социальные связи, но может служить и демонстрацией превосходства — способом давления или попыткой вытеснить более слабого соседа с удобного места. Открытие позволит по-новому взглянуть на социальную жизнь этих питомцев.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Израильские биологи научили родственника табака самостоятельно вырабатывать пять психоделических веществ, которые в природе происходят из трех царств: растений, грибов и животных. Для этого ученые впервые расшифровали природный путь выработки ДМТ, а затем перенесли нужные гены в один организм.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно