光學拓撲絕緣體新技術被我國科學家攻破,量子芯片有望實現國產化
拓撲
作者: 科學探索號
2020-07-03 09:45:31
[ 聞蜂導讀 ] 光學拓撲絕緣體 近日,我國科學家在實驗室成功研制出首個三維光學拓撲絕緣體,將三維拓撲絕緣體從費米子體系擴展到了玻色子體系,有望大幅度提高光子在波導中的傳輸效率。此前,光學拓撲絕緣體的實驗研究僅局限于二維空間,在二維空間下,表面波傳播時只有一維單向的拓撲邊界態。而我國研制的三維光學拓撲絕緣體使表面波在絕緣體中傳播時,其拓撲表面態表現為二

光學拓撲絕緣體

近日,我國科學家在實驗室成功研制出首個三維光學拓撲絕緣體,將三維拓撲絕緣體從費米子體系擴展到了玻色子體系,有望大幅度提高光子在波導中的傳輸效率。此前,光學拓撲絕緣體的實驗研究僅局限于二維空間,在二維空間下,表面波傳播時只有一維單向的拓撲邊界態。而我國研制的三維光學拓撲絕緣體使表面波在絕緣體中傳播時,其拓撲表面態表現為二維無質量狄拉克費米子。將推動光學拓撲絕緣體向新興領域發展,使人類在量子領域又邁出了一大步。

異性介質

以色列理工大學的莫迪凱?塞格弗教授領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使用了一列螺旋狀、采用蜂窩網格結構排列的波導,在實驗室制造出了全新的光學拓撲絕緣體,從此,像電線引導電一樣引導光的新型光的導體成為世界科學家的研究課題。在光學拓撲絕緣體中光經過異性介質接觸面時不會注意瑕疵的存在,會在瑕疵周圍流動,從而防止光傳輸出現不需要的散射。

拓撲絕緣體

通過空的空間的一個光波總是在同一方向上振蕩。然而,當被放置在磁場中時,某些材料可以用來旋轉光振蕩的這個方向,這就是所謂的“磁光”效應。磁光效應連續地轉換光波的方向,這種被稱為“拓撲絕緣體”的特殊材料就會以清晰定義的比例以量子步進的方式來進行切換,這些量子步伐的大小完全取決于基本的物理參數,能夠用光學技術準確地測量這個常數。

未來量子芯片

光學拓撲絕緣體有助于我們探究和理解拓撲保護下光的傳導和光的控制技術。光學拓撲絕緣體不但有望成為光子通訊工業和光的超導體領域的重要組成部分,還意味著人類朝著光子計算和量子計算又邁進了一步。光學工業是現代計算和通訊的心臟,光學使大量數據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上的技術是制造量子計算機芯片的核心技術。我國在光學拓撲絕緣體領域取得如此大的科學成果,這意味著我國可能領先世界率先制造出人類夢寐以求的國產量子計算機芯片。小編也希望這輩子能用上量子計算機,就是不知道能趕上不。

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