Investigadores de los laboratorios de Lan Yang, el profesor Edwin H. &Florence G. Skinner, y Xuan "Silvia" Zhang, profesor asociado, en la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis, han desarrollado la primera paridad completamente integrada -Sistema electrónico simétrico en el tiempo.

Y se puede hacer sin el uso de materiales exóticos, solo requiere la misma tecnología de fabricación microelectrónica estándar que se usa hoy en día para los circuitos integrados comunes.

La investigación fue publicada el 17 de marzo en la revista Nature Nanotechnology .

Los sistemas PT-simétricos permiten manipular el flujo de energía de formas nuevas y sorprendentes. Actualmente, pueden operar en un rango limitado, ya sea en el dominio acústico de frecuencia extremadamente baja o en el dominio óptico de frecuencia extremadamente alta.

Esta nueva tecnología implementó un concepto con notables propiedades matemáticas provenientes de la física cuántica en un circuito integrado. Abre una nueva parte del espectro para la investigación en el rango de giga a terahercios.

"Nuestro trabajo abre esta parte media (del espectro) que cubre aplicaciones cruciales de microondas y ondas milimétricas; llenamos el vacío", dijo Zhang.

"Nadie en el mundo puede construir sistemas simétricos de PT que cubran este rango de frecuencia".

La clave de estos sistemas es la capacidad de equilibrar con precisión la pérdida de energía de un resonador con la ganancia de otro resonador acoplado. Este punto especial de equilibrio es la simetría PT y permite formas nuevas y poderosas de maniobrar el flujo y la localización de la energía.

Una imagen reflejada en un espejo tiene una transformación de paridad:en el reflejo, una mano derecha se invierte y se convierte en una mano izquierda, y viceversa. Un video reproducido hacia atrás es un ejemplo de inversión de tiempo:los eventos en el video retroceden en el tiempo.

Si ambas transformaciones se realizan al mismo tiempo y "se anulan entre sí" (el sistema se ve igual que antes de las transformaciones), se dice que ese sistema tiene simetría PT.

Este concepto se ha utilizado en sistemas de resonadores fotónicos acoplados para desarrollar nuevas estrategias para controlar el flujo de luz, como la transmisión de luz no recíproca.

Ser capaz de manipular una franja adicional del espectro electromagnético abre la posibilidad de nuevos descubrimientos y tecnologías, dijo Weidong Cao, investigador asociado postdoctoral en el laboratorio de Zhang.

En la práctica, este tipo de sistemas son componentes importantes para radares, comunicaciones inalámbricas y sistemas de transferencia de energía. En este momento, las partes relevantes requieren grandes núcleos magnéticos. "Pero ahora podemos reducirlos a un chip de circuito integrado del tamaño de una uña", dijo Zhang.

Gracias a una nueva tecnología de fabricación, el sistema es escalable, lo que facilita el aprovechamiento de las nuevas funciones de las tecnologías existentes.

"La fabricación de circuitos integrados y nuestro diseño de circuitos le permiten construir específicamente para diferentes áreas del espectro electromagnético", dijo Cao.

"Nuestros resultados muestran que la introducción de la simetría PT en la tecnología de circuitos integrados podría beneficiar una amplia gama de aplicaciones basadas en chips, como la modulación de frecuencia y la manipulación de la propagación de microondas".

Yang dijo que está impresionada con la capacidad potencial de la física para impactar la tecnología de manera tan amplia e inmediata.

"Es emocionante demostrar el rendimiento y la función superior que permite un nuevo diseño guiado por la ciencia fundamental en una plataforma que ha sido ampliamente adoptada en la industria", dijo. + Explora más

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