Izolatory topologiczne to materiały, których struktura zmusza fotony i elektrony do poruszania się tylko wzdłuż granicy materiału i tylko w jednym kierunku. Cząstki te napotykają bardzo mały opór i swobodnie przemieszczają się obok przeszkód takich jak zanieczyszczenia, wady produkcyjne, zmiana trajektorii sygnału w obwodzie lub obiekty celowo umieszczone na ich drodze. Dzieje się tak dlatego, że cząstki te, zamiast być odbijane przez przeszkodę, omijają ją jak woda płynąca obok skały, mówi prof. Romain Fleury, szef Laboratorium Inżynierii Fal EPFL, w ramach Szkoły Inżynierii.
Następca światłowodu
Do tej pory wyjątkowa odporność cząsteczek na przeszkody dotyczyła jedynie ograniczonych perturbacji w materiale, co oznaczało, że ta właściwość nie mogła być szeroko wykorzystywana w zastosowaniach opartych na fotonice. Naukowcom udało się jednak opracować izolator topologiczny, w którym transmisja fotonów mikrofalowych może przetrwać bezprecedensowy poziom nieporządku.
Zobacz też: Jaką część smartfonów dostępnych w sklepach stanowią urządzenia z 5G?
Udało nam się stworzyć rzadką fazę [określona struktura w materiale – przyp. autora] topologiczną, którą można scharakteryzować jako anomalny izolator topologiczny. Faza ta wynika z matematycznych właściwości grup unitarnych i nadaje materiałowi unikalne — i nieoczekiwane — właściwości transmisyjne.
— Podkreślił Zhe Zhang, współautor projektu.
Tego typu obwody topologiczne mogą być niezwykle przydatne przy opracowywaniu systemów komunikacyjnych następnej generacji. Dzięki nim będą one wysoce niezawodne i łatwo rekonfigurowalne. Co więcej, odkrycie mogłoby zostać wykorzystane do opracowania nowych rodzajów procesorów fotonicznych i komputerów kwantowych.
Źródło: Scitechdaily