Фотонный топологический изолятор
Фотонный топологический изолятор — разработанное в Израиле устройство.
Используется для защиты передачи света через уникальную решетку «волноводов»[1].
Общие сведения[править]
В сентябре 2013 года СМИ сообщили, что учёные из Техниона разработали и успешно продемонстрировали фотонный топологический изолятор.
Фотонная индустрия является сердцем современных вычислений и телекоммуникаций, и позволяет быстро передавать огромный объем данных по оптоволоконным линиям на большие расстояния. Так как компьютеры становятся быстрее, а технологические нормы меньше, возникает потребность в устройствах, которые могли бы манипулировать светом. Но когда устройства становятся меньше, дефекты, образованные во время производственных процессов, начинают оказывать все большее влияние на транспорт света. В других словах, необходима новая методология для предотвращения нежелательного рассеяния на любом типе дефектов.
Группа учёных профессора Мордехая Сегева из Техниона в сотрудничестве с группой профессора Алекса Сцамайта (Alex Szameit) из Университета Фридриха Шиллера, Йена, ФРГ, добились этого. Используя систему «волноводов», работающую как решетка, исследователи экспериментально продемонстрировали «фотонный топологический изолятор». Ученые использовали массив спиральных «волноводов», уложенных в решетку с сотоподобной структурой. В этой структуре, где каждый волновод тоньше 0,1 человеческого волоса, свет «топологически защищен», что означает, что он распространяется без рассеяния, вопреки присутствию дефектов. Согласно Мордехаю Сегеву, «топологическая защита означает, что свет просто огибает дефекты, по существу не замечая их».
Топологическая защита впервые предложена для электронов, текущих в твердых телах. Но д-р Микаэль Рехтсман (Mikael Rechtsman) и Йонатан Плотник (Yonatan Plotnik) из Техниона придумали, как реализовать топологическую защиту в фотонике, используя массив взаимодействующих волноводов. Дополнительный шаг, необходимый для достижения топологической защиты, заключался в том, чтобы сделать волноводы спиральными. Рехтсман заявил:
Спиральная форма волноводов нарушает симметрию, так что в направлении движения волноводы закручиваются по часовой стрелке, а в обратном направлении — против часовой стрелки. В нашей методологии это является существенной составляющей для предотвращения нежелательного рассеяния. Фотонный топологический изолятор может предоставить полностью новую платформу для исследования и понимания топологической защиты. Например, все эксперименты, которые трудно или невозможно выполнить с твердым телом, могут быть доступны с использованием света.
Джулия Цойнер (Julia Zeuner), аспирантка из Университета Фридриха Шиллера, сказала, что «это открытие является еще одним шагом навстречу оптическим и квантовым вычислениям».