客服热线：
手机版
二维码
简介：研究人员正在研究新的光子材料，有朝一日可能有助于实现低功率、超快、基于光的计算。这种独特的材料被称为拓扑绝缘体，就像由内而外的电线，电流沿着外部流动，而内部是绝缘的。在他们最新的工作中，研究人员展示了一种新的方法来创造材料，使用一种新颖的、链状的蜂窝格子设计。
图：新型拓扑晶格示意图 来源：论文
这种独特的材料被称为拓扑绝缘体，就像由内而外的电线，电流沿着外部流动，而内部是绝缘的。拓扑绝缘体很重要，因为它们可以用于电路设计，使更多的处理能力被塞进一个空间而不产生热量，从而避免当今越来越小的电路面临的过热问题。
在发表在Nature Materials上的最新研究中，研究人员展示了一种新方法，使用一种新颖的、链状的蜂窝格子设计来制造这种材料。研究人员用激光蚀刻技术将这种链状蜂窝状的设计蚀刻在二氧化硅样品上，二氧化硅是一种通常用于制造光子电路的材料。
设计中的节点使研究人员可以在不弯曲或拉伸光子线的情况下调制电流，这是控制光流和信息在电路中流动所必需的基本特征。
这种新的光子材料克服了现代拓扑设计的缺点，提供更少的特性和控制，同时通过最小化功率损耗支持更长的信息传播长度。研究人员设想，由双晶拓扑绝缘子引入的新设计方法与传统调制技术背离，使基于光的计算技术更接近现实。
拓扑绝缘体有一天也可能导致量子计算的实现，因为它们的特性可以用来保护和利用脆弱的量子信息位，从而使处理能力比今天的传统计算机快几亿倍。研究人员使用先进的成像技术和数值模拟证实了他们的发现。
该研究的主要作者、UCF光学与光子学学院的博士后研究员Georgios Pyrialakos说:“双态拓扑绝缘体通过使光包以最小的损失进行安全传输向光子电路设计中引入了新的转变。”
研究的下一步包括将非线性材料整合到晶格中，这可以使拓扑区域的主动控制成为现实，从而为光包创建自定义路径，该研究的合著者、UCF光学与光子学学院的教授Demetrios Christodoulides说。
[1] Georgios G. Pyrialakos, Julius Beck, Matthias Heinrich, Lukas J. Maczewsky, Nikolaos V. Kantartzis, Mercedeh Khajavikhan, Alexander Szameit, Demetrios N. Christodoulides. Bimorphic Floquet topological insulators. Nature Materials, 2022; DOI: 10.1038/s41563-022-01238-w
