En la actualidad, los seres humanos experimentamos el mundo en tres dimensiones; sin embargo, un equipo de colaboración en Japón ha desarrollado un método innovador para crear dimensiones sintéticas que permiten una mejor comprensión de las leyes fundamentales del universo. Esta investigación, publicada el 28 de enero de 2022 en Los científicos progresan, busca aplicar estos descubrimientos a tecnologías avanzadas.
La importancia de dimensionalidad en la física moderna
Según Toshihiko Baba, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad Nacional de Yokohama, el concepto de dimensionalidad ha tomado un papel clave en varios ámbitos de la física y la tecnología contemporáneas:
- Las investigaciones sobre materiales y estructuras de dimensiones inferiores han sido altamente efectivas.
- Los rápidos avances en topología han revelado una variedad de fenómenos útiles según la dimensionalidad del sistema.
Baba señala que al combinar la topología con la luz, estos espacios físicos pueden ser manipulados para inducir fenómenos complejos.
Entendiendo la topología
La topología se refiere a una extensión de la geometría que describe matemáticamente espacios con propiedades preservadas a través de transformaciones continuas, como la torsión de una cinta de Moebius. En el campo de la fotónica topológica, los investigadores pueden crear dimensiones adicionales en un sistema, lo que posibilita una manipulación multifacética de propiedades que antes eran inaccesibles.
Aplicaciones prácticas en fotónica
Las dimensiones sintéticas también han facilitado el diseño de dispositivos que aprovechan estas características:
- Permiten la explotación de diseños de mayor dimensión en dispositivos de menor dimensión con una complejidad reducida.
- Mejoran características críticas del dispositivo, como el aislamiento óptico en el chip.
Esto se ha logrado mediante la fabricación de dimensiones sintéticas en resonadores de anillo de silicio, utilizando una técnica similar a la utilizada para construir semiconductores de óxido de metal complementario (CMOS), que son chips de computadora capaces de almacenar memoria.
Investigaciones en marcha
Según Baba, el resonador de anillo fabricado en este contexto genera un espectro óptico parecido a un peine, lo que resulta en modos acoplados que corresponden a un patrón unidimensional. Esta propiedad permite inferir información respecto al resto del sistema.
El objetivo final del equipo es construir un circuito integrado topológico que incorpore todas las propiedades fotónicas de dimensiones sintéticas. Esto no solo abriría un nuevo campo de investigación, sino que también ampliaría nuestras capacidades tecnológicas futuras.
Esta investigación podría proporcionar las bases para aplicaciones futuras en el campo de dispositivos fotónicos, incluyendo tecnologías de comunicación y procesamiento de información que cambiarían radicalmente la manera en que interactuamos con la tecnología.
Referencias
Publicación en Los científicos progresan: “Estructuras de banda de dimensión sintética en una plataforma fotónica Si CMOS” (28 de enero de 2022). DOI: 10.1126/sciadv.abk0468
Concluyendo, los avances en la creación de dimensiones sintéticas revelan un potencial sin precedentes para innovaciones futuras en tecnologías que están aún por descubrirse. Este proyecto es un paso clave hacia la comprensión de las leyes fundamentales del universo y su aplicación práctica en la tecnología moderna.
