瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的科學(xué)家們，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種基于拓補(bǔ)的新方法。 得益于拓補(bǔ)絕緣體材料的特殊結(jié)構(gòu)，其能夠迫使光子和電子僅沿著材料邊界單向移動(dòng)。 這些粒子幾乎不會(huì)遇到阻力，且能夠自由穿過(guò)各種障礙物，比如雜質(zhì)、制造缺陷、電路內(nèi)信號(hào)軌跡的變化、或有意防在粒子前進(jìn)路線上的其它物體。

EPFL 工程學(xué)院波浪工程實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人 Romain Fleury 教授稱：“這些粒子不會(huì)被障礙物反彈，而是能夠像流經(jīng)巖石的河水一樣繞過(guò)障礙物”。

此前，這些粒子對(duì)障礙物的特殊彈性，僅適用于材料中的有限擾動(dòng)，意味著我們難以在基于光子學(xué)的應(yīng)用中廣泛利用這種特性。

on 物理實(shí)驗(yàn)室的 Pierre Delplace 共同開(kāi)展的深入研究，這種情況或很快發(fā)生改變。

在近日發(fā)表于《自然》( Nature )雜志上的一篇文章中，研究團(tuán)隊(duì)介紹了一種特殊的拓補(bǔ)絕緣體，特點(diǎn)是在其中傳輸?shù)奈⒉ü庾樱軌蚪?jīng)受住前所未有的無(wú)序度。

Zhang 表示：“我們能夠創(chuàng)造出一種罕見(jiàn)的拓補(bǔ)相，并將其表征為異常拓補(bǔ)絕緣體。這源于幺正群的數(shù)學(xué)特性，可賦予材料獨(dú)特且出乎意料的傳輸特性”。

Fleury 教授指出，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)為科學(xué)技術(shù)的新進(jìn)步帶來(lái)了巨大的希望：

當(dāng)工程師設(shè)計(jì)超頻電路時(shí)，必須做到非常小心，以確保不會(huì)遭遇波的反彈，而是沿著給定路徑、引導(dǎo)并通過(guò)一系列的組件，這也是我教給電氣工程專業(yè)學(xué)生的第一件事。

這種被稱作阻抗匹配的內(nèi)在約束，限制了我們操縱波信號(hào)的能力。然而通過(guò)這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)，我們得以采取完全不同的方法，使用拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)建電路和設(shè)備、而無(wú)需擔(dān)心阻抗匹配 —— 這是當(dāng)前限制現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用范圍的一個(gè)主要因素。

目前研究團(tuán)隊(duì)正在實(shí)驗(yàn)室研究其新型拓?fù)浣^緣體的具體應(yīng)用，預(yù)計(jì)新型拓補(bǔ)電路將對(duì)下一代通信系統(tǒng)發(fā)揮重要的影響。

Fleury 教授稱，此類系統(tǒng)需要高度可靠、且易于重新配置的電路。此外研究小組還在積極設(shè)想如何將這一發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于新型光子處理器和量子計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)。

關(guān)鍵詞： EPFL 科學(xué)家光子反彈 補(bǔ)電路