L'ottica non lineare cambia la frequenza della luce e permette funzioni come la miscelazione dei segnali o la generazione di fotoni entangled. I cristalli convenzionali richiedono spesso lunghi percorsi ottici. Un gruppo internazionale ha invece combinato una struttura multistrato a pozzi quantici GaAs/AlGaAs spessa 595 nanometri con una matrice precisa di nanopilastri di biossido di titanio.

I pozzi quantici asimmetrici producevano una forte risposta non lineare vicino a 1,57 micrometri, ma la componente utile era difficile da raggiungere dallo spazio libero. La metasuperficie ha reindirizzato e intensificato localmente il campo; inclinare il campione di appena 0,3 gradi ha rotto la simmetria necessaria alla seconda armonica.

Il materiale da solo ha raggiunto una suscettività non lineare del secondo ordine di 1,6 nm/V e la struttura combinata un valore effettivo di circa 14 nm/V. È una proprietà misurata di uno specifico campione risonante, non l'efficienza di un dispositivo completo. La risposta sfrutta inoltre una risonanza stretta e ad alta potenza devia lievemente dall'ideale, probabilmente per il riscaldamento.

Tra gli usi possibili ci sono convertitori di frequenza compatti, elaborazione fotonica dei segnali e sorgenti per comunicazioni quantistiche. Servono però maggiore banda, minori perdite, fabbricazione migliore e integrazione con sorgenti e guide d'onda. Dimostrazioni su chip potrebbero arrivare in 3–6 anni; un impiego seriale affidabile richiederà probabilmente più tempo.