Motivées par la demande de supports d'informations ultra-capacités, les recherches émergentes cherchent à créer et à contrôler des quasiparticules plus complexes avec des textures topologiques étendues d'ordre supérieur en plus des skyrmions fondamentaux, tels que les réseaux de mérons transformables et les faisceaux de skyrmions dans les aimants chiraux, les sacs de skyrmions. avec de grandes charges topologiques et des héliknotons avec des nœuds complexes dans des cristaux liquides, pour n'en nommer que quelques-uns.

Cependant, ces textures topologiques existent toutes sous forme d'états stables dans les matériaux, ce qui peut être parfait pour le stockage d'informations à l'état solide mais impossible pour le transfert dynamique d'informations à longue portée.

Des études récentes sur les skyrmions optiques (Nature Photonics ) peut résoudre ce problème. Il est important de noter que les textures de spin topologiques peuvent être créées dans des champs de lumière structurés de dimension supérieure (Light : Science &Applications ), et ouvrir une nouvelle voie aux communications optiques à grande capacité et à longue portée, topologiquement stables, pour révolutionner notre société de l'information.

Par conséquent, l'émergence de nouvelles formes de quasiparticules optiques avec des structures et des ordres topologiques étendus est toujours hautement souhaitée et promet l'expansion des frontières physiques fondamentales et appliquées.

Dans un article publié dans Physical Review Applied , une collaboration internationale a proposé une nouvelle famille de quasiparticules, appelées multiskyrmions, qui possèdent des configurations étendues de type multipolaire avec de nouvelles topologies de plus en plus complexes et contrôlées par de multiples ordres topologiques, au-delà de la limite des skyrmions normaux.

De plus, les chercheurs présentent la génération expérimentale et le contrôle flexible d’une large gamme d’états topologiques à la demande par une technique photonique. De plus, les skyrmions standards sont généralement produits par des matériaux structurés exotiques tels que les systèmes magnétiques chiraux et plasmoniques.

Ils montrent que leur nouvel alphabet de quasiparticules peut être construit à partir de simples lentilles GRIN, permettant une mise en œuvre immédiate et généralisée, et dans des systèmes plus compacts.

De plus, les quasiparticules photoniques des lentilles GRIN peuvent être couplées à des systèmes optiques en espace libre, réalisant ainsi un transport à longue portée de topologies contrôlées.

Sur la base de cet avantage, l'équipe propose un protocole pratique de transfert d'informations basé sur des quasiparticules de cryptage ultra-capacité, dans lequel les multiples nombres topologiques de quasiparticules diversifiées sont utilisés pour coder et transférer des informations avec des topologies robustes contre les perturbations environnementales.

De plus, la capacité et les canaux de ce schéma peuvent être étendus de manière flexible en disposant le réseau de lentilles GRIN/quasiparticules, battant ainsi les méthodes de communication optique actuelles.

"Nous pensons que ce travail constitue une étape importante. Alors que les skyrmions ou quasiparticules dans les aimants ont déjà déclenché la révolution du stockage stable de données à ultra-capacité, tandis que nos travaux commencent à relever le défi et à ouvrir une nouvelle direction de recherche en informatique basée sur les skyrmions, du stockage stable au transport dynamique. Notre méthode offre des solutions intégrées et programmables de textures de particules complexes, avec des impacts à la fois sur les systèmes photoniques et généraux de matière condensée pour révolutionner l'informatique topologique et les dispositifs logiques", ont déclaré les scientifiques.