Прогресс был добит в лаборатории Андреа Алу, директора Инициативы Фотоники ASRC. Алу и его коллеги из Городского университета Нью-Йорка, Техасского университета в Остине и Тель-Авивского университета были вдохновлены оригинальной работой трех британских исследователей, которые завоевали Нобелевскую премию 2016 года в Физике для их работы, которая чесала ту деталь, свойства вопроса (такие как электрическая проводимость) могут быть сохранены в определенных материалах несмотря на непрерывные изменения в форме или форме вопроса. Это понятие связано с топологией – отрасль математики, которая изучает свойства пространства, которые сохранены при непрерывных деформациях.
«За прошлые несколько лет был большой интерес к переводу этого понятия топологии вопроса от материальной науки до легкого распространения», сказал Алу. «Мы достигли двух голов с этим проектом: Во-первых, мы показали, что можем использовать науку о топологии, чтобы облегчить прочное распространение электромагнитной волны в компонентах схемы и электронике. Во-вторых, мы показали, что врожденная надежность, связанная с этими топологическими явлениями, может быть самовызвана сигналом, едущим в схеме, и что мы можем достигнуть этой надежности, использующей соответственно скроенную нелинейность во множествах схемы».
Чтобы достигнуть их целей, команда использовала нелинейные резонаторы, чтобы формировать диаграмму группы множества схемы. Множество было разработано так, чтобы изменение в интенсивности сигнала могло вызвать изменение в топологии диаграммы группы. Для низкой интенсивности сигнала электронная схема была разработана, чтобы поддержать тривиальную топологию, и поэтому не обеспечить защиту от дефектов.
В этом случае, поскольку дефекты были введены во множество, передача сигнала и функциональность схемы были отрицательно затронуты.Поскольку напряжение было увеличено вне определенного порога, однако, топология диаграммы группы была автоматически изменена, и передаче сигнала не препятствовали произвольные дефекты, введенные через множество схемы. Эти представленные прямые свидетельства топологического перехода в схеме, которая перевела на самовызванную надежность против дефектов и беспорядка.«Как только мы применили сигнал более высокого напряжения, система повторно формировала себя, вызывая топологию, которая размножилась через всю цепь резонаторов, позволяющих сигнал передать без любой проблемы», сказал А. Ханикаев, преподаватель в Городском университете Нью-Йорка и соавторе в исследовании. «Поскольку система нелинейна, она в состоянии подвергнуться необычному переходу, который делает передачу сигнала прочной, даже когда есть дефекты или повреждение схемы».
«Эти идеи открывают потрясающие возможности для неотъемлемо прочной электроники и показывают, как сложные понятия в математике, как та топологии, могут оказать реальное влияние на общие электронные устройства», сказали Якир Хэдэд, ведущий автор и бывший postdoc в группе Алу, в настоящее время преподаватель в Тель-Авивском университете, Израиль. «Подобные идеи могут быть применены к нелинейным оптическим схемам и расширены на два и трехмерные нелинейные метаматериалы».