Motivata dalla domanda di vettori di informazioni ad altissima capacità, la ricerca emergente cerca di creare e controllare quasiparticelle più complesse con strutture topologiche estese di ordine superiore oltre agli skyrmion fondamentali, come i reticoli trasformabili dei meroni e i fasci di skyrmion nei magneti chirali, i sacchetti di skyrmion con grandi cariche topologiche ed eliconotoni con nodi complessi in cristalli liquidi, solo per citarne alcuni.

Tuttavia, queste strutture topologiche esistono tutte come stati stazionari nei materiali, il che può essere perfetto per l'archiviazione di informazioni allo stato solido ma impossibile per il trasferimento dinamico di informazioni a lungo raggio.

Studi recenti sugli skyrmion ottici (Nature Photonics ) potrebbe risolvere questo problema. È importante sottolineare che le texture di rotazione topologiche possono essere create in campi di luce strutturati di dimensioni superiori (Luce:scienza e applicazioni ) e aprire una nuova direzione verso comunicazioni ottiche a lungo raggio e ad alta capacità topologicamente stabili per rivoluzionare la nostra società dell'informazione.

Pertanto, l'emergere di nuove forme di quasiparticelle ottiche con strutture e ordini topologici estesi è sempre altamente auspicabile e promette l'espansione della frontiera fisica fondamentale e applicata.

In un articolo pubblicato su Physical Review Applied , una collaborazione internazionale ha proposto una nuova famiglia di quasiparticelle, chiamate multiskyrmion, che possiedono configurazioni estese simili a multipoli con nuove topologie sempre più complesse e controllate da più ordini topologici, oltre il limite dei normali skyrmion.

Inoltre, i ricercatori presentano la generazione sperimentale e il controllo flessibile di un'ampia gamma di stati topologici su richiesta mediante una tecnica fotonica. Inoltre, gli skyrmion standard sono solitamente prodotti da materiali strutturati esotici come il magnetismo chirale e i sistemi plasmonici.

Mostrano che il loro nuovo alfabeto di quasiparticelle può essere costruito da semplici lenti GRIN, prestandosi a un'implementazione immediata e diffusa e in sistemi più compatti.

Inoltre, le quasiparticelle fotoniche nelle lenti GRIN possono essere accoppiate a sistemi ottici nello spazio libero, realizzando un trasporto a lungo raggio di topologie controllate.

Sulla base di questo vantaggio, il team propone un pratico protocollo di trasferimento delle informazioni basato su quasiparticelle di crittografia ad altissima capacità, in cui i molteplici numeri topologici di quasiparticelle diversificate vengono utilizzati per codificare e trasferire informazioni con topologie robuste contro le perturbazioni ambientali.

Inoltre, la capacità e i canali in questo schema possono essere distribuiti in modo flessibile disponendo l'array di lenti GRIN/quasiparticelle, battendo gli attuali metodi di comunicazione ottica.

"Crediamo che questo lavoro sia una pietra miliare. Poiché gli skyrmion o le quasiparticelle nei magneti hanno già avviato la rivoluzione dell'archiviazione stabile dei dati ad altissima capacità, mentre il nostro lavoro inizia ad affrontare la sfida e ad aprire una nuova direzione di ricerca dell'informatica basata sugli skyrmion, dall'archiviazione stabile all'archiviazione stabile trasporto dinamico. Il nostro metodo offre soluzioni integrate e programmabili di strutture di particelle complesse, con impatti sia sui sistemi fotonici che su quelli generali della materia condensata per rivoluzionare l'informatica topologica e i dispositivi logici," hanno affermato gli scienziati.