研究人員開發了非線性誘導拓撲絕緣子
羅斯托克大學的研究人員開發了新型的非線性光子電路，在這種電路中，強光束可以定義自己的路徑，從而不受外部干擾的影響。這一發現最近發表在著名的《科學》雜志上。
“光子是不規則的光束，”Alexander szameit教授解釋說，他的團隊進行了開創性的實驗一旦我們試圖把它們帶到時空中的某個特定地點，它們就會立即再次向各個方向擴散。”事實上，幾百年來，人們一直致力于通過各種方法來塑造光的流動：透鏡和曲面鏡可以將來自太陽的光近距離聚焦。強激光產生相干光束和短脈沖強光。光纖電纜在萬維網上傳輸大量的光編碼數據。然而，光波是令人驚訝的微妙的實體：透鏡上的小裂縫、激光束中的塵埃漂移或光纖中的扭結，都會打亂將光轉化為人類有史以來最靈活的工具的復雜機制。
電子拓撲絕緣體-在其內部不導電，但同時沿表面具有完美導電性的固體-勞倫斯·莫倫坎普和他的團隊于2007年在維爾茨堡大學首次實現了這種絕緣體。它們的光子對應物吸引了薩梅特教授很長一段時間。”自從我們第一次實現光的拓撲絕緣體以來，我們一直試圖探索如何使用這些特殊的系統，”這位物理學家回憶道，盡管光子拓撲絕緣體可以引導光沿著精確定義的路徑前進，而且他們的設計基于一個數學框架，使得他們比以往任何時候都更能抵抗缺陷或外部干擾，這些流行的特性也構成了一個巨大的障礙。合著者馬蒂亞斯·海因里希博士總結道：“光脈沖一旦注入到一個拓撲通道中，就不會受到散射損耗的影響，但這種絕緣實際上使我們幾乎不可能在不離開保護環境的情況下控制它們。”。
當然，從紙面上看，解決辦法似乎顯而易見。”原則上，這很容易。您只需要一個開關，您可以自由翻轉開關，在兩個光脈沖之間立即改變系統的拓撲特性。”薩梅特諷刺地說。然而，其拓撲結構與波導電路的物理布局密切相關，超短激光脈沖的測量單位是飛秒（百萬分之一秒的十億分之一），即使是最快的電子調制器也達不到許多數量級。
一組年輕的研究人員與羅斯托克大學、巴塞羅那ICFO、里斯本大學和莫斯科科學技術學院的理論家們密切合作，找到了讓光決定是保護拓撲結構還是像在傳統介質中那樣行為的方法。盧卡斯·麥澤夫斯基博士詳細闡述了“光脈沖的行為可能因其峰值強度的不同而有根本的不同”。學生和作品的主要作者。”非線性是一個令人難以置信的詞：在光子學中，有時2加2實際上大于4。”羅斯托克大學物理研究所實驗室經過兩年的深入研究和無數小時的研究，這些努力得以實現。
非性誘導拓撲絕緣體（新型的合成材料）允許具有一定閾值強度的光脈沖在其附近建立一個瞬態拓撲域。自詡為《星際迷航》的fan szameit生動地描述了這一復雜的物理過程：“就像美國企業號（USS Enterprise）升起護盾一樣，自生的保護繭會跟隨光脈沖，沿著自己選擇的路徑進行保護。”
它極大地推動了量子光學領域國際合作的發展，尤其是量子光學領域在光學絕緣體領域。在將這些元件組裝成可用的光學量子計算機之前，還有幾個挑戰需要解決，而光學量子計算機是世界各地組織所追求的圣杯。然而，物理學家的最新發現為許多創新應用帶來了廣闊的前景，如拓撲保護的全光信號處理和自我改進的光子神經網絡。考慮到快速的發展，這些現在看起來像科幻小說的想法很快就會變成現實。
