东京科学大学
东京大学
庆应义塾大学
科学技术振兴机构（闯厂罢）
【ポイント】
伝搬する光ビーム中にトポロジカル构造であるホプフィオンを生成する手法を开発。
偏光と空间モードが制御された2色の光を重ね合わせて、时间変化する偏光の时空构造にホプフィオンの周期构造を形成。
次世代の情报通信技术や计测技术における情报の担い手として期待。
东京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院の林文博（リン ウェンボ）助教、东京大学 先端科学技術研究センターの岩本敏教授、庆应义塾大学理工学部の太田泰友准教授、シンガポール南洋理工大学（Nanyang Technological University, Singapore）の申艺杰（シン イージェイ）助教とNilo Mata-Cervera（ニロ?マタセルベラ）大学院生らの国際共同研究チームは、伝搬する電磁波の中に周期的な3次元トポロジカル構造を生成する手法を開発しました。
ホプフィオンは、近年理论的に予测されている、非自明な3次元トポロジカル构造です。実际に固体や电磁波などのいくつかの物理系で観测されており、高密度かつ安定にデータを保存?転送できる媒体として注目を集めています。そうした工学的な応用を広げるにはホプフィオンの结晶状态の発见が不可欠ですが、ホプフィオンが高密度で并ぶ周期构造は今までどの物理系でも発见されていませんでした。
本研究では、二つの周波数に対して、自由空间内を伝搬する电磁波の偏光状态と空间强度分布を适切に设计してその重ね合わせを作ることで、偏光状态が时间的?空间的に変化し、4次元时空内にホプフィオンの3次元构造が周期的に生成されることを见出しました。
本研究で开発した、伝搬する电磁波の中にホプフィオンを生成する手法は、光通信や无线通信へ利用することで、転送容量?エラー耐性を大幅に高める可能性があります。また、物质中にトポロジカル3次元构造を创り出し、操作する技术の开発の道筋を照らすものでもあります。
本成果は、8月21日付（现地时间）の「Physical Review Letters」誌に掲载されました。
プレスリリース全文は、以下をご覧下さい。