[速報] 時間を操作して光子を正面衝突させる実験成功 ニューヨーク市立大学(CUNY)
時間を操作して光子を正面衝突させる実験というのは、科学的にはまだ不可能でした。現在の物理学の理解では、時間を操作するという概念自体が非現実的でした。
光子に関しても、正面衝突させるということは基本的には可能でしたが、それが時間を操作するという文脈でどのように行われるのかは未知の分野でした。
時間反射とは、信号の時間的進展が一様に反転する現象であり、これはホスト材料の特性が空間内で急激に変わると発生します。このような時間界面において、入力信号の一部が時間逆転し、その周波数スペクトルも一様に変換されます。これは、運動量が保存されるためです。時間界面の組み合わせは、時間メタマテリアルとフロケー物質を形成し、多数の時間反射の干渉を利用して極端な波動操作を行います。これにより、時間を追加の自由度として活用します。
本研究では、効果的な容量が同期したスイッチの配列を用いて一様かつ急激に変更される、切り替え式の伝送線メタマテリアルでの時間反射と、それに関連する広帯域の周波数変換を報告します。2つの時間界面を組み合わせて、時間反射による波動干渉を実現し、これは空間的なFabry-Pérotキャビティの時間的な対応物です。
この結果は、時間メタマテリアルとフロケー光子結晶を実現するための基本的な構成要素を確立し、空間と時間での極端な光子操作の機会を提供します。
この論文は、時間と空間の特性を利用して光子（光の粒子）を操作する新たな方法について述べています。特に、時間反射と呼ばれる現象と、それがもたらす広帯域の周波数変換について研究が行われています。これは、将来的には時間と空間における光の極端な操作が可能になるとしています。
https://note.com/modern_ferret431/n/nd422b9190567
この実験が参考にした重要関連論文あり
電磁波を基にしたアナログ計算は、高スループット、低消費電力、並列処理の可能性を示しており、興味深い計算パラダイムとなっています。本研究では、伝送線技術を利用して時系列信号の微分を計算する手法を提案します。複数の相互接続された導波路（そのうちいくつかは閉じられたスタブである）がジャンクションを形成するものとして考えます。提案された構造の伝送係数は、ジャンクションでのスタブの長さと数を制御することで調整され、微分演算が時系列で正弦波変調された入射信号の包絡線に直接適用されます。
この提案された構造背後の物理学は詳細に説明され、この操作の完全な理論的説明が提示されています。この手法は高次またはさらには分数の時間微分を計算するために使用できることが示されています。我々は、この結果が導波路ジャンクションを活用したさらなる時系列波ベースのアナログプロセッサの開発を可能にし、波ベースの単一演算子やシステムに対する新たな機会を開くかもしれないと考えています。
もう１つの重要な論文
時間結晶は、時間並進対称性が壊れた物質の状態であり、熱望されています。量子時間結晶においては、離散的に壊れた時間並進対称性が、閉じ込められたイオン、原子、スピンで示されています。一方で、連続的に壊れた時間並進対称性は、光学的なキャビティ内の原子コンデンセートで観察されています。ここでは、古典的なメタマテリアルのナノ構造、すなわち柔軟なナノワイヤー上に支持されたプラズモニックメタ分子の二次元配列が、連続的な時間結晶の主要な特徴をすべて持つ状態に運ばれることを報告します。
メタ分子のプラズモニックモードと共振する光による連続的な一様な照明は、メタ分子間の多体相互作用に起因する、スーパーラジアンス様の透過振動状態への自発的な相転移を引き起こします。この現象は、空間と時間において長距離の秩序を特徴としています。この現象は、強く相関した領域での動的な古典的な多体状態の研究と、全光学的な変調、周波数変換、タイミングなどの応用に興味があります。
このテキストは、時間結晶という新しい物質相に関する研究を説明しています。特に、メタマテリアルのナノ構造が、連続的な時間結晶の特性を持つことが示されています。この現象は、多体相互作用と光の相互作用によって引き起こされ、新たな光学的応用につながる可能性があります。
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