Instituto de Física Fundamental (IFF), CSIC, Calle Serrano 113b, 28006 Madrid, España.
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Resumen
Estudiamos los fenómenos de amplificación topológica en arreglos de osciladores paramétricos. Encontramos dos fases de amplificación topológica, ambas con transporte direccional y ganancia exponencial con el número de sitios, y una de ellas con compresión. También encontramos una fase topológicamente trivial con modos de energía cero que produce amplificación pero carece de la protección topológica robusta de las demás. Caracterizamos la resiliencia al desorden de las diferentes fases y su estabilidad, ganancia y relación ruido-señal. Finalmente, discutimos su implementación experimental con técnicas de última generación.
Resumen popular
Por esta razón, es importante investigar nuevos enfoques para construir amplificadores que puedan superar a los ya existentes.
En este trabajo hemos explorado los fenómenos de amplificación en arreglos de resonadores paramétricos.
Hemos demostrado que es útil aprovechar las ideas de los sistemas topológicos y combinarlas con las de los disipativos. En regímenes particulares, esto conduce a fases de amplificación topológica en las que se encuentra una gran ganancia direccional, ruido de limitación cuántica y ancho de banda amplio. Además, la amplificación está topológicamente protegida frente a perturbaciones y el estado estacionario se puede utilizar para generar estados comprimidos. Nuestros resultados también proporcionan una forma de probar nuevas fases topológicas disipativas, donde en contraste con el conocido caso del efecto Hall cuántico, ahora los fotones pueblan el sistema y su interacción con el entorno es fundamental para su existencia.
Estos tipos de amplificadores topológicos se pueden fabricar en varias plataformas, como uniones Josephson, osciladores nanomecánicos e iones atrapados. Esto significa que su uso puede ser generalizado y que su realización también abordará cuestiones fundamentales sobre la física de las fases topológicas disipativas.
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