Физики научились обращать движение световых волн по частотному пространству, реализовав таким образом синтетическое зеркало. Для этого они двумя способами вносили дефекты в периодический по энергиям спектр резонатора, а также прикладывали к нему электрооптическую модуляцию на частоте, равной свободному спектральному диапазону. Возбуждая такой резонатор лазером, им удалось пронаблюдать интерференцию синтетических волн, а также их локализацию.

Исследование опубликовано в Nature Communications.

С точки зрения математики движение тела — это просто изменение его координаты со временем. Точно так же может меняться и любая другая его величина: импульс, энергия и так далее. Со временем физики поняли, что движение в пространстве параметров, отличных от координат, (их называют синтетическими пространствами) можно использовать для симуляции каких-либо процессов или явлений. Например, с их помощью можно изучать поведение в пространствах, чья размерность превышает привычные три евклидовых измерения.

Синтетические размерности часто реализуют с помощью холодных атомов. Мы уже рассказывали, как с помощью вырожденных квантовых газов физики населяют одномерные и двумерные синтетические решетки. Оптические моды также отлично подходят для создания синтетических пространств благодаря большому числу степеней свободы, например, частоте, времени, орбитальному моменту и так далее.

Частотная область остается одной из самых популярных синтетических размерностей. Ученым уже удалось создать четырехмерные частотные кристаллы, увидеть дифракцию в частотном домене, пронаблюдать спектральные осцилляции Блоха и многое другое. Несмотря на это, никто пока не реализовывал такую простую операцию, как отражение в синтетическом частотном пространстве.

Исправить этот недостаток смогла группа физиков из Гонконга и США под руководством Марко Лончара (Marko Lončar) из Гарвардского университета.