光学拓扑绝缘体新技术被我国科学家攻破,量子芯片有望实现国产化
拓扑
作者: 科学探索号
2020-07-03 09:45:31
[ 闻蜂导读 ] 光学拓扑绝缘体 近日,我国科学家在实验室成功研制出首个三维光学拓扑绝缘体,将三维拓扑绝缘体从费米子体系扩展到了玻色子体系,有望大幅度提高光子在波导中的传输效率。此前,光学拓扑绝缘体的实验研究仅局限于二维空间,在二维空间下,表面波传播时只有一维单向的拓扑边界态。而我国研制的三维光学拓扑绝缘体使表面波在绝缘体中传播时,其拓扑表面态表现为二

光学拓扑绝缘体

近日,我国科学家在实验室成功研制出首个三维光学拓扑绝缘体,将三维拓扑绝缘体从费米子体系扩展到了玻色子体系,有望大幅度提高光子在波导中的传输效率。此前,光学拓扑绝缘体的实验研究仅局限于二维空间,在二维空间下,表面波传播时只有一维单向的拓扑边界态。而我国研制的三维光学拓扑绝缘体使表面波在绝缘体中传播时,其拓扑表面态表现为二维无质量狄拉克费米子。将推动光学拓扑绝缘体向新兴领域发展,使人类在量子领域又迈出了一大步。

异性介质

以色列理工大学的莫迪凯・塞格弗教授领导的团队和德国耶拿大学的阿历克斯・萨扎米特教授的团队使用了一列螺旋状、采用蜂窝网格结构排列的波导,在实验室制造出了全新的光学拓扑绝缘体,从此,像电线引导电一样引导光的新型光的导体成为世界科学家的研究课题。在光学拓扑绝缘体中光经过异性介质接触面时不会注意瑕疵的存在,会在瑕疵周围流动,从而防止光传输出现不需要的散射。

拓扑绝缘体

通过空的空间的一个光波总是在同一方向上振荡。然而,当被放置在磁场中时,某些材料可以用来旋转光振荡的这个方向,这就是所谓的“磁光”效应。磁光效应连续地转换光波的方向,这种被称为“拓扑绝缘体”的特殊材料就会以清晰定义的比例以量子步进的方式来进行切换,这些量子步伐的大小完全取决于基本的物理参数,能够用光学技术准确地测量这个常数。

未来量子芯片

光学拓扑绝缘体有助于我们探究和理解拓扑保护下光的传导和光的控制技术。光学拓扑绝缘体不但有望成为光子通讯工业和光的超导体领域的重要组成部分,还意味着人类朝着光子计算和量子计算又迈进了一步。光学工业是现代计算和通讯的心脏,光学使大量数据可以通过光纤快速传输。建立在光的流动和对光进行控制基础上的技术是制造量子计算机芯片的核心技术。我国在光学拓扑绝缘体领域取得如此大的科学成果,这意味着我国可能领先世界率先制造出人类梦寐以求的国产量子计算机芯片。小编也希望这辈子能用上量子计算机,就是不知道能赶上不。

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