Истражувачи од Кралскиот институт за технологија во Стокхолм (KTH) развија начин директно да ја измерaт топологијата на светлината во просторот на импулсите, дури и кога системот губи енергија.
Тополошките својства опишуваат стабилни карактеристики на начинот на кој се движат брановите. Слично на јазол на јаже, тие не исчезнуваат поради мали нарушувања или несовршености. Кај фотонските системи, сепак, овие својства најчесто се проучуваат посредно, преку состојби што се појавуваат на рабовите на материјалот.
Мерењето е особено тешко во таканаречените нехермитски системи, каде што светлината постојано губи енергија во околината. Со слабеењето на сигналот се губи и информацијата за фазата на бранот, а токму фазата ја носи клучната тополошка информација.
Тимот употребил програмибилен фотонски интегриран коло — чип со мрежа од брановоди чии патеки може електронски да се менуваат. Наместо за секој систем да изработуваат посебен примерок, истражувачите го програмирале истиот чип да симулира различни точки во просторот на импулсите и постепено ја скенирале целата структура.
За да ги претстават загубите, тие примениле математички пристап познат како унитарна дилатација. Во чипот се додадени помошни канали што ја преземаат енергијата која во реален дисипативен систем би исчезнала. Така главните сигнални канали се однесуваат како систем со загуби, иако целокупната поставка може прецизно да се контролира.
Скриената информација била извлечена со интерферометрија. Сигналот бил комбиниран со референтна светлина при четири различни фазни поместувања, а од измерените интензитети истражувачите ја реконструирале јачината и фазата на бранот.
Методот прво бил проверен со нехермитскиот модел на Сушиф-Шрифер-Хегер. За тополошката фаза била измерена Заковата фаза од приближно 1,02π, додека кај обичната фаза таа била блиску до нула, во согласност со теоретските предвидувања.
Чипот ги регистрирал и карактеристиките на исклучителна точка — состојба во која се спојуваат нормалните модови на системот. При опишување на затворена патека околу неа, фазата се намотала еднаш, со тополошки број +1 или −1 зависно од насоката.
Истражувачите го прошириле пристапот и на синтетички дводимензионален простор преку циклус на параметри познат како пумпа Рајс-Меле. Во тополошкиот случај измерениот Чернов број бил 1, а во тривијалниот 0.
Резултатите покажуваат дека програмибилните фотонски чипови можат да служат како флексибилни лаборатории за проучување на тополошката и нехермитската физика. Сепак, при многу слаб сигнал фазата станува потешко мерлива, а посложените модели ќе бараат чипови со поголем број канали. Студијата е објавена во Physical Review Letters.
