Сконструирован оптический аналог топологического изолятора

Топологический транспорт света является фотонным аналогом топологического тока электронов в некоторых полупроводниках (топологических изоляторах). В последнем случае перемещение свободных электронов происходит только на границе материала, но не в его объеме.

В фотонике топологические свойства проявляет метаматериал, состоящий из массива мельчайших стеклянных колец в кремниевой основе.

Посылаемый в такой массив свет циркулирует вдоль поверхности почти не тратя энергии (даже если функционируют не все кольца), но при проникновении вовнутрь метаматериала быстро поглощается. Игнорирование при распространении структурных дефектов (топологическая защита) — еще одно полезное свойство, общее для электронной и оптической разновидностей данного явления.

Мохаммед Хафези (Mohammad Hafezi) и его коллеги из Объединенного квантового института опубликовали ряд статей, где обсуждают различные аспекты топологического света и потенциальные области его применения.

Одним из наиболее очевидных приложений является создание компактных линий задержки для оптических коммуникаций. Вместо используемых сегодня в этих целях километровых контуров из оптоволокна, топологический метаматериал в принципе позволяет тот же эффект реализовать в масштабах одного микрочипа.

Экзотические характеристики топологического светового транспорта подтверждены в серии экспериментов, а в публикации Physical Review Letters приводятся результаты детальных измерений потерь энергии и задержки, полученные для граничных и объемных траекторий света в метаматериале.