es.wedoany.com Noticia: El equipo de Peng Chao de la Facultad de Electrónica de la Universidad de Pekín, en colaboración con la Universidad de Ingeniería de Harbin y la Universidad ITMO de Rusia, publicó en Nature Nanotechnology un artículo titulado "Optical multistability in a compact microcavity enabled by near-exceptional coupling". Mediante el diseño de modos resonantes de factor de calidad ultraalto casi degenerados para lograr un acoplamiento cercano al punto excepcional no hermítico, obtuvieron con éxito una triestabilidad óptica de bajo umbral en un chip de silicio de solo 20 micras de diámetro, proporcionando una nueva unidad básica para el almacenamiento óptico multivalor y las redes neuronales ópticas.
La multiestabilidad se refiere a la existencia de múltiples estados estables de un sistema bajo las mismas condiciones externas. Es una de las características centrales de los sistemas no lineales complejos y un elemento clave para lograr el almacenamiento óptico multivalor. Sin embargo, los efectos ópticos no lineales son débiles, y lograr la multiestabilidad óptica a escala micro/nano ha sido un desafío durante mucho tiempo. El equipo de investigación partió de la simetría de las microcavidades de cristal fotónico, utilizó el plegamiento de la zona de Brillouin para construir modos degenerados e introdujo un acoplamiento no hermítico a través de un canal de radiación compartido mediante perturbaciones estructurales. Cuando el sistema se acerca al punto excepcional, los dos modos característicos se hibridan mediante acoplamiento, generando modos mixtos con longitudes de onda y anchos de línea casi iguales. Este estado, denominado "acoplamiento cercano al punto excepcional (NEC)", permite que la microcavidad intercambie energía de manera eficiente con el canal de radiación y mantenga interacciones estables entre modos, sentando las bases para la generación de multiestabilidad óptica.
En el experimento, el equipo logró modos resonantes con un factor de calidad de hasta 10⁶ en una microcavidad de cristal fotónico de silicio de solo 20 micras de diámetro. Gracias al valor Q extremadamente alto y al mecanismo NEC que mejora el campo intracavidad en ambos modos, el sistema mostró características de triestabilidad basadas en la no linealidad termoóptica. Los bucles de histéresis observados experimentalmente indican que, con una potencia de entrada de solo 240 μW, el sistema puede conmutar entre tres estados estables.
Basándose en este hallazgo, el equipo de investigación demostró un prototipo de dispositivo de memoria óptica multivalor. Mediante la modulación de la potencia o la longitud de onda de la luz de entrada, el sistema puede conmutar de manera rápida y fiable entre tres estados de intensidad estables. Este resultado verifica la viabilidad de utilizar la física no hermítica para controlar la no linealidad óptica y proporciona un nuevo bloque de construcción básico para desarrollar redes neuronales ópticas escalables y reconfigurables, así como procesadores de computación neuromórfica. El estudio revela una estrategia universal para lograr una multiestabilidad robusta en sistemas fotónicos compactos mediante el control del acoplamiento de radiación de modos.
Los resultados relacionados se publicaron el 16 de junio de 2026 en Nature Nanotechnology. El primer autor es Liu Zhen, estudiante de doctorado de la Facultad de Electrónica de la Universidad de Pekín. Los autores de correspondencia son el Dr. Wang Fanfan y el profesor Peng Chao, ambos de la Facultad de Electrónica de la Universidad de Pekín y del Laboratorio Clave Nacional de Transmisión y Comunicación Fotónica. Este trabajo contó con el apoyo del Programa Nacional Clave de Investigación y Desarrollo y de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, entre otros proyectos.
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