De acordo com pt.wedoany.com-A equipe do Professor Peng Chao, da Escola de Eletrônica da Universidade de Pequim, em colaboração com a Universidade de Engenharia de Harbin e a Universidade ITMO da Rússia, publicou um artigo de pesquisa intitulado "Optical multistability in a compact microcavity enabled by near-exceptional coupling" na Nature Nanotechnology. Ao projetar modos ressonantes de fator de qualidade ultra-alto quase degenerados para realizar acoplamento não Hermitiano próximo a pontos excepcionais, eles obtiveram com sucesso tristabilidade óptica de baixo limiar em um chip de silício com apenas 20 micrômetros de diâmetro, fornecendo novas unidades básicas para armazenamento óptico multivalorado e redes neurais ópticas.
Multistabilidade refere-se à existência de múltiplos estados estáveis de um sistema sob as mesmas condições externas. É uma das características centrais de sistemas não lineares complexos e um elemento-chave para realizar armazenamento óptico multivalorado. No entanto, os efeitos ópticos não lineares são fracos, e alcançar multistabilidade óptica em escalas micro e nanométricas tem sido um desafio de longa data. A equipe de pesquisa partiu da simetria de microcavidades de cristal fotônico, utilizou dobramento de zona de Brillouin para construir modos degenerados e introduziu acoplamento não Hermitiano com canais de radiação compartilhados por meio de perturbações estruturais. Quando o sistema se aproxima de um ponto excepcional, os dois modos característicos sofrem hibridização de acoplamento, gerando modos mistos com comprimentos de onda e larguras de linha quase idênticos. Esse estado, denominado "acoplamento próximo a ponto excepcional (NEC)", permite que a microcavidade troque energia eficientemente com os canais de radiação e mantenha interações estáveis entre os modos, estabelecendo a base para a geração de multistabilidade óptica.
No experimento, a equipe alcançou modos ressonantes com um fator de qualidade de até 10⁶ em uma microcavidade de cristal fotônico de silício com apenas 20 micrômetros de diâmetro. Graças ao valor Q extremamente alto e ao aumento do campo intracavidade de modo duplo proporcionado pelo mecanismo NEC, o sistema exibiu características de tristabilidade baseadas em não linearidade termo-óptica. As curvas de histerese observadas experimentalmente mostraram que o sistema pode alternar entre três estados estáveis com uma potência de entrada extremamente baixa de apenas 240 μW.
Com base nessa descoberta, a equipe de pesquisa demonstrou um dispositivo protótipo de memória óptica multivalorada. Ao modular a potência da luz de entrada ou o comprimento de onda, o sistema pode alternar de forma rápida e confiável entre três estados de intensidade estáveis. Este resultado valida a viabilidade de usar a física não Hermitiana para controlar a não linearidade óptica e também fornece novos blocos de construção fundamentais para o desenvolvimento de redes neurais ópticas escaláveis e reconfiguráveis, bem como processadores de computação neuromórfica. O estudo revela uma estratégia universal para alcançar multistabilidade robusta em sistemas fotônicos compactos através do controle do acoplamento de radiação de modos.
Os resultados relevantes foram publicados na Nature Nanotechnology em 16 de junho de 2026. O primeiro autor é Liu Zhen, estudante de doutorado da Escola de Eletrônica da Universidade de Pequim. Os autores correspondentes são o Dr. Wang Fanfan e o Professor Peng Chao, da Escola de Eletrônica da Universidade de Pequim e do Laboratório Nacional Chave de Transmissão Fotônica e Comunicações. Este trabalho recebeu apoio do Programa Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Chave e da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, entre outros projetos.
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