Ученые создали четырехполосную «магистраль» для света внутри одного фотонного чипа — 2 августа 2026 г. в 08:02:50.065
Ученые создали четырехполосную «магистраль» для света внутри одного фотонного чипа В отличие от традиционных конструкций, где свет ограничен узким интерфейсом, новая архитектура использует для транспортировки всю доступную область. На протяжении многих лет физики мечтали о создании оптических чипов, в которых свет мог бы огибать препятствия и обходить дефекты без потери информации. Этого удалось добиться с помощью топологической фотоники, но у нее был один существенный недостаток: свет мог распространяться только по краям этих структур, а большая часть материала оставалась неиспользуемой. Теперь исследователи из Китая преодолели это ограничение, превратив почти всю структуру в четырехполосную магистраль для света, что позволило четырем независимым микроволновым сигналам двигаться параллельно. Чтобы понять суть новой разработки, представьте обычный топологический фотонный чип в виде дороги, окруженной широкими защитными барьерами. Барьеры обеспечивают беспрепятственное движение транспорта, но занимают гораздо больше места, чем сама дорога. А что, если бы каждая часть дороги могла направлять транспорт? Их решение началось с сотовой структуры, построенной из магнитных стержней. Вместо того чтобы создавать две изолирующие области, разделенные границей раздела, они тщательно отрегулировали геометрию так, чтобы кристалл естественным образом разделял электромагнитные волны на две отдельные долины. В физике долины — это просто разные состояния импульса, которые свет может занимать внутри кристалла, ведущие себя как отдельные полосы движения, даже если они сделаны из одного и того же материала. Затем команда разработала четыре различных варианта этой сотовой структуры. Каждый из них вел себя необычным образом. Для волн, распространяющихся в одной долине, материал действовал как открытый канал, свободно пропускающий свет. Однако для волн, пытающихся распространиться в противоположной долине, тот же участок служил барьером. Это двойное поведение оказалось ключевым. Вместо того чтобы окружать каждый волновод неактивным изолирующим материалом, исследователи расположили четыре участка в повторяющемся циклическом порядке. Каждая область передавала свой собственный сигнал, одновременно блокируя нежелательные обратные волны из соседней области. По сути, каждая полоса служила одновременно и дорогой для собственного движения, и защитным ограждением для соседней полосы. В результате получился топологический волновод без изоляторов с четырьмя параллельными однонаправленными каналами, в том числе двумя каналами, передающими сигналы в каждом направлении. Все они плотно прилегают друг к другу без ущерба для прочности. Чтобы протестировать конструкцию, исследователи создали структуру для микроволновых частот и отправили через нее микроволновые сигналы, несущие информацию. Сигналы успешно преодолевали крутые повороты и узкие места, не отражаясь и не проникая в соседние каналы. Даже после того, как команда намеренно изменила геометрию, односторонний транспортный поток оставался на удивление стабильным. В отличие от традиционных конструкций, где свет ограничен узким интерфейсом, новая архитектура использует для транспортировки всю доступную площадь, обеспечивая, по словам исследователей, 100-процентную эффективность использования пространства. #новостиэлектроники