Pesquisadores dos laboratórios de Lan Yang, professor Edwin H. &Florence G. Skinner, e Xuan "Silvia" Zhang, professor associado, da Escola de Engenharia McKelvey da Universidade de Washington em St. Louis, desenvolveram a primeira paridade totalmente integrada -sistema eletrônico simétrico de tempo.
E pode ser feito sem o uso de materiais exóticos, exigindo apenas a mesma tecnologia de fabricação microeletrônica padrão usada hoje para circuitos integrados comuns.

A pesquisa foi publicada em 17 de março na revista Nature Nanotechnology .

Os sistemas PT-simétricos permitem que o fluxo de energia seja manipulado de maneiras novas e surpreendentes. Atualmente, eles podem operar em uma faixa limitada - no domínio acústico de frequência extremamente baixa ou no domínio óptico de frequência extremamente alta.

Essa nova tecnologia implementou um conceito com notáveis ​​propriedades matemáticas originárias da física quântica em um circuito integrado. Ele abre uma nova parte do espectro para pesquisa na faixa de giga a terahertz.

"Nosso trabalho abre essa parte intermediária (do espectro) que abrange aplicações cruciais de micro-ondas e ondas milimétricas; preenchemos a lacuna", disse Zhang.

"Ninguém no mundo é capaz de construir sistemas simétricos de PT que cubram essa faixa de frequência."

A chave para esses sistemas é a capacidade de equilibrar precisamente a perda de energia de um ressonador com o ganho de outro ressonador acoplado. Este ponto especial de equilíbrio é a simetria PT, e permite novas e poderosas formas de manobrar o fluxo e a localização da energia.

Uma imagem refletida em um espelho tem transformação de paridade - na reflexão, uma mão direita é invertida e se torna uma mão esquerda e vice-versa. Um vídeo reproduzido para trás é um exemplo de inversão de tempo — os eventos no vídeo retrocedem no tempo.

Se ambas as transformações são feitas ao mesmo tempo e "se cancelam mutuamente" - o sistema tem a mesma aparência de antes das transformações - então diz-se que esse sistema tem simetria PT.

Tal conceito tem sido utilizado em sistemas ressonadores fotônicos acoplados para desenvolver novas estratégias para controlar o fluxo de luz, como a transmissão de luz não recíproca.

Ser capaz de manipular uma faixa adicional do espectro eletromagnético abre a possibilidade de novas descobertas e tecnologias, disse Weidong Cao, pesquisador associado de pós-doutorado no laboratório de Zhang.

Praticamente, esses tipos de sistemas são componentes importantes para radares, comunicações sem fio e sistemas de transferência de energia. No momento, as peças relevantes exigem grandes núcleos magnéticos. "Mas agora podemos reduzi-los a um chip de circuito integrado do tamanho de uma unha", disse Zhang.

Graças a uma nova tecnologia de fabricação, o sistema é escalável, facilitando o aproveitamento de novas funcionalidades em tecnologias existentes.

“A fabricação de circuitos integrados e nosso projeto de circuito permitem que você construa especificamente para diferentes áreas do espectro eletromagnético”, disse Cao.

"Nossos resultados mostram que a introdução da simetria PT na tecnologia de circuito integrado pode beneficiar uma ampla gama de aplicações baseadas em chip, como modulação de frequência e manipulação da propagação de micro-ondas".

Yang disse que está impressionada com a capacidade potencial da física de impactar a tecnologia de forma tão ampla e imediata.

"É emocionante demonstrar o desempenho e a função superiores possibilitados por um novo design guiado pela ciência fundamental em uma plataforma que foi amplamente adotada na indústria", disse ela. + Explorar mais

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