據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，以色列和德國科學家攜手合作，成功研制出首個光學拓撲絕緣體，這種新設(shè)備通過一種獨特的“波導”網(wǎng)格，為光的傳輸護航，可減少傳輸過程中的散射。科學家們表示，最新研究對光學工業(yè)的發(fā)展大有裨益。研究發(fā)表在最新一期的《自然》雜志上。

隨著計算機的運行速度不斷加快以及芯片變得越來越緊密，人們對操縱光的設(shè)備變得越來越小的渴求與日俱增。但當這些設(shè)備變小時，制造過程中就會產(chǎn)生瑕疵，使光的移動變得毫無規(guī)律且無法預料。人們迫切需要新技術(shù)來阻止在光傳輸中各類瑕疵造成的散射。

以色列理工大學的莫迪凱·塞格弗教授領(lǐng)導的團隊和德國耶拿大學的阿歷克斯·薩扎米特教授的團隊攜手，解決了這個問題。在實驗中，他們使用了一列螺旋狀、采用“蜂窩”網(wǎng)格結(jié)構(gòu)排列的“波導”（像電線引導電一樣引導光），在實驗室展示了一種全新的“光學拓撲絕緣體”。

在“蜂窩”網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，每個波導的厚度僅為頭發(fā)絲的十分之一，光在其中受到了拓撲保護——即使存在瑕疵，光也會不間斷地流動。塞格弗表示：“拓撲保護意味著，光不會注意瑕疵的存在，會在瑕疵周圍流動。”

拓撲保護這一理念最初并非為了光而生，而是為了在固體物質(zhì)中流動的電子。然而，以色列理工大學的米克爾·瑞切特斯曼和約納坦·帕勞特尼克通過使用一列相互作用的波導，并讓波導變成螺旋狀而非直線形，從而將拓撲保護引入光子學。瑞切特斯曼說：“波導的螺旋天性打破了對稱，因此，在前進的方向上，波導會順時針旋轉(zhuǎn)，而在后退方向上，波導會逆時針旋轉(zhuǎn)。在我們的實驗中，為了防止光傳輸出現(xiàn)不需要的散射，這一點是必須的。”

瑞切特斯曼接著說：“光子拓撲絕緣體有望為我們探究和理解拓撲保護提供一個全新的平臺。例如，很難或無法在固體物質(zhì)內(nèi)進行的所有實驗現(xiàn)在使用光能夠進行了。”帕勞特尼克補充道：“最新理念有望成為光子通訊工業(yè)和光的超導體領(lǐng)域的重要部分。這一發(fā)現(xiàn)也意味著科學家們朝著光子計算和量子計算又前進了一步。”

光學工業(yè)是現(xiàn)代計算和通訊的心臟，光學使大量數(shù)據(jù)可以通過光纖快速傳輸。建立在光的流動和對光進行控制基礎(chǔ)上的技術(shù)是計算機芯片制造和太陽能電池的核心技術(shù)。