Топологический изолятор для света имеет форму зигзага

Топологические изоляторы изначально были разработаны для электроники, и возможность построения их оптических аналогов привлекает большое внимание исследователей.

О получении такого революционного материала, способного трансформировать коммуникации, конструкцию микроскопов, антенн и квантовых компьютеров, сообщили физики под руководством профессора Австралийского Национального Университета (ANU) Юрия Кившара.

«В фотонике подобные материалы ищут среди больших и сложных структур, — говорит он. — Мы же использовали простую и небольшую зигзагообразную структуру, чтобы создать прототип такого нового материала с удивительными свойствами».

Прообразом предложенной структуры послужило многоэтажное здание в Канберре вблизи ANU, с фасадом из рядов смещенных зигзагообразных линий. «Зигзагообразная структура создает связь в материале, препятствующую прохождению света через его центр. Вместо этого он направляется в грани материала, где полностью локализуется разновидностью квантового перепутывания, известной как топологический порядок», — комментирует соавтор работы, Алексей Слобожанюк.

На гранях такого материала свет может распространяться полностью беспрепятственно, огибая неоднородности, на которых в обычных условиях происходило бы рассеяние, и делая повороты без потери сигнала.

Команде ANU удалось показать, что исключительные особенности материала связаны с его структурой, но не с молекулами, из которых он состоит. В эксперименте они использовали керамические наносферы, тогда как теоретическая модель была изначально построена для металлических субволновых частиц. Даже применение таких абсолютно разных материалов обеспечило одинаковый результат.

Теория, объясняющая функционирование созданного прототипа, проводит прямую аналогию между квантовой моделью фермионов Майораны и оптически связанными субволновыми рассеивателями.

Авторы также указывают, что изменяя поляризацию света они могут контролировать через какую поверхность материала будет проходить свет. «Эта структура соединяет две стороны материала, которые могут использоваться в качестве перепутанных кубитов для квантовых вычислений» — считает Слобожанюк.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI