Evrenin Temel Yasalarını Anlamak İçin Sentetik Boyutlar Yaratıldı
Dünyayı üç boyutlu algılıyoruz ancak araştırmacılar Evrenin temel yasalarını daha iyi anlamak ve bunları ileri teknolojilere uygulamak için sentetik boyutlar yaratmanın bir yolunu geliştirdi.
Yokohama Ulusal Üniversitesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü’nde profesör Toshihiko Baba, “Boyutluluk kavramı, geçtiğimiz yıllarda çağdaş fizik ve teknolojinin çeşitli alanlarında merkezi bir konu haline geldi” dedi. “Düşük boyutlu malzemeler ve yapılarla ilgili araştırmalar verimli olsa da, topolojideki hızlı ilerlemeler, çevremizdeki dünyada mevcut üç uzamsal boyutun ötesinde potansiyel olarak çok boyutlu teknolojilerden yararlanma zorunluluğunu ortaya çıkardı.”
Topoloji, bir mobius şeridinin bükülmesi gibi sürekli bozulma içinde korunan özelliklere sahip boşlukları matematiksel olarak tanımlayan bir geometri uzantısına atıfta bulunur. Baba’ya göre, bu fiziksel alanlar ışıkla birleştirildiğinde, araştırmacıların oldukça karmaşık fenomenler yaratmasına izin verecek şekilde yönlendirilebilir.
Gerçek dünyada, bir çizgiden bir kareye ve bir kübe kadar her boyut daha fazla bilgi içerir ve onu doğru bir şekilde tanımlamak için daha fazla bilgi gerektirir. Topolojik fotonikte, araştırmacılar daha önce erişilemeyen özelliklerin daha fazla serbestlik derecesine ve çok yönlü manipülasyonuna izin vererek bir sistemin ek boyutlarını oluşturabilirler.
Baba, “Sentetik boyutlar, karmaşıklığı azaltılmış düşük boyutlu cihazlarda yüksek boyutlu konseptlerden yararlanmayı ve ayrıca çip üzerinde optik izolasyon gibi kritik cihaz işlevlerini yürütmeyi mümkün kıldı” dedi.
Araştırmacılar, bir miktar bellek depolayabilen bir bilgisayar çipi olan tamamlayıcı metal oksit-yarı iletkeni (CMOS) oluşturmak için kullanılan yöntemle bir silikon halka rezonatöründe sentetik bir boyut üretti. Bir halka rezonatörü, belirli bant genişlikleri gibi belirli parametrelere göre ışık dalgalarını kontrol etmek ve bölmek için kılavuzlar uygular.
Baba’ya göre, silikon halka rezonatör fotonik cihazı, “tarak benzeri” bir optik spektrum elde ederek, tek boyutlu bir modele karşılık gelen birleştirilmiş modlarla sonuçlandı. Başka bir deyişle, cihaz, araştırmacıların sistemin geri kalanı hakkında bilgi çıkarmasına izin veren ölçülebilir bir özellik – sentetik bir boyut – üretti.
Geliştirilen cihaz bir halka içerirken, daha fazlası kademeli efektler için istiflenebilir ve optik frekans sinyallerini hızlı bir şekilde karakterize edebilir.
Baba, kritik olarak, platformlarının, yığılmış halkalarla bile, çeşitli bileşenlere bağlı optik fiberler kullanan önceki yaklaşımlardan çok daha küçük ve kompakt olduğunu söyledi.
“Daha ölçeklenebilir bir silikon fotonik çip platformu, sentetik boyutlara sahip fotoniklerin olgun ve sofistike CMOS ticari üretim araç kutusundan faydalanmasına izin verirken, aynı zamanda çok boyutlu topolojik fenomenlerin yeni cihaz uygulamalarına dahil edilmesi için araçlar yarattığı için önemli bir ilerleme sağlıyor. “
Sistemin esnekliği, gerektiği gibi yeniden yapılandırma yeteneği de dahil olmak üzere, gerçek uzaydaki eşdeğer statik alanları tamamlar; bu, Baba’ya göre, araştırmacıların gerçek uzayın boyutsal kısıtlamalarını atlayarak fenomenleri üç boyutun ötesinde bile anlamalarına yardımcı olabilir.
Baba, “Bu çalışma, topolojik ve sentetik boyutlu fotoniklerin bir silikon fotonik entegrasyon platformu ile pratik olarak kullanılabileceği olasılığını gösteriyor” dedi. “Daha sonra, topolojik bir entegre devre oluşturmak için tüm topolojik ve sentetik boyutlu fotonik elemanları toplamayı planlıyoruz.”
Kaynak: https://www.bizsiziz.com