一种检测光学设备稳定性特征的新方法

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在光纤、芯片以及其它引导光线传播的器件中，微小缺陷会散射光子并干扰其传播路径。一项新的研究提出了一种方法，揭示出使光波在特定系统中能够抵御此类缺陷的特性。该方法有望加速新型电子与光学的技术探索研究，并为构建更可靠的量子器件作出贡献。

在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上发表的这项研究中，瑞典皇家理工学院的科学家们推出了一款可编程芯片，该芯片能够探测并测量系统的”拓扑特性”，即在系统被改变时仍能保持不变的波行为特性。

KTH副教授Ali Elshaari表示，理解这些特性有助于设备在存在缺陷的情况下继续正常工作。

埃尔沙里表示，拓扑特性能够使材料达到非凡的稳定性。他说：”在向学生解释拓扑学时，我会从一个绳子上的结开始。你可以拉伸、弯曲或晃动它，但只要不剪断绳子，这个结就会保持在原位。”

物理学家发现，某些材料和器件在波穿过它们时呈现出相似的传播模式，并展现出类似的结构特征。

该研究的主要作者、KTH博士生Andrea Cataldo表示，如此坚定的决心对于那些必须在噪声和缺陷存在的情况下仍能正常工作的技术（如未来电子设备和量子器件）而言极具吸引力。

现实世界中，每个系统都会损失一点能量，”卡atal多说。”因此，我们需要找到在现实条件下研究这些特性的方法。

该研究指出，这种光控芯片能够模拟那些存在能量损耗的系统，并可直接揭示其潜在的稳定特性。

据卡尔多多介绍，这种芯片能够可靠地区分”拓扑”（拓扑学）状态与寻常状态。此外，它还发现了一个被称为临界点的特殊位置，在该点处，能量耗散系统表现出非同寻常的行为。

“我们采用了一种数学技巧，能够在不真正丢失信号的情况下，让这套有损耗的系统在芯片上真正运行起来，”他说。随后，研究人员将光与参考光束进行比较——他们把这种方法比作参照一个参考音来校准仪器。

“这使得我们能够读取能量损失通常会隐藏的信息，”他说。

由于芯片可编程，因此可以在单个设备上测试多种不同的场景。

Andrea Cataldo 等。《可编程耗散光子电路中的动量空间拓扑干涉读出》，《物理评论快报》（2026 年）。DOI: 10.1103/xkht-64kc。arXiv DOI: 10.48550/arxiv.2609.38352

提供方：瑞典皇家理工学院（KTH）

拥有生命科学和生态学学士学位。具有微生物学实验室背景，并在石油、天然气和可再生能源行业从事药品新闻工作。完整资料 →

数学生物学本科，创意写作硕士。拥有科学与语言方面的独特视角，游历广泛。查看完整资料 →

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