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    Di solitoni laser:teoria, topologia e potenziali applicazioni

    Credito:CC0 Dominio Pubblico

    In quasi tutte le situazioni, anche nel vuoto, la luce non può viaggiare all'infinito senza dissiparsi. Gli impulsi di luce noti come solitoni che si propagano lungo le fibre per lunghe distanze senza cambiare la loro forma o perdere la messa a fuoco hanno trovato applicazioni nella trasmissione dei dati, ma anche questi si dissolvono gradualmente a meno che il mezzo attraverso il quale viaggiano non abbia un'assorbanza bassissima. Nikolay Rosanov della National Research University of Information Technologies, Meccanica, e ottica (ITMO), San Pietroburgo, La Russia e il suo team hanno lavorato a una soluzione a questo problema, i solitoni laser, dagli anni '80; un documento del colloquio che riassume il loro recente lavoro in questo settore è stato ora pubblicato in The European Physical Journal D .

    Rosanov e il suo gruppo hanno iniziato il loro lavoro con simulazioni al computer, suggerendo che era teoricamente possibile produrre un solitone stabile in un laser ad ampia apertura se fosse stabilizzato da radiazioni esterne. Questa previsione è stata presto confermata sperimentalmente, e da allora il gruppo ha studiato questi cosiddetti solitoni dissipativi.

    Più recentemente, i ricercatori hanno dimostrato teoricamente che è possibile creare tali solitoni senza l'uso di radiazioni esterne coerenti e stabili. Utilizzando la programmazione parallela su supercomputer ad alte prestazioni, hanno prima modellato un impulso luminoso che è localizzato in una dimensione (un solitone 1D) prima di estendere la loro tecnica per modellare solitoni in due e poi tre dimensioni. Questi solitoni tridimensionali hanno una struttura interna complessa con topologie distintive; a questi sono stati dati nomi descrittivi come "mela", "trifoglio" e "nodo di Salomone" e hanno dimostrato di fondersi.

    Ci sono ancora domande a cui Rosanov e i suoi colleghi devono rispondere prima che la loro teoria possa essere messa in pratica. Una volta che è stato, però, la stabilità di questi solitoni e della loro topologia suggerisce potenziali applicazioni nella memorizzazione di informazioni digitali. Non è affatto impossibile che potessimo, un giorno, utilizzare computer dotati di array di solitoni laser al posto dei dischi rigidi odierni.

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