Los aislantes topológicos son materiales cuya estructura fuerza a los fotones y electrones a moverse solo a lo largo del límite del material y solo en una dirección. Estas partículas experimentan muy poca resistencia y viajan libremente más allá de obstáculos como impurezas, defectos de fabricación, un cambio en la trayectoria de la señal dentro de uncircuito u objetos colocados intencionalmente en el camino de las partículas. Eso se debe a que estas partículas, en lugar de ser reflejadas por el obstáculo, lo rodean "como el agua de un río que fluye más allá de una roca", dice el profesor Romain Fleury, jefe del Laboratorio de EPFL deWave Engineering, dentro de la Facultad de Ingeniería.
Hasta ahora, la resistencia excepcional de estas partículas a los obstáculos se aplicaba solo a perturbaciones limitadas en el material, lo que significa que esta propiedad no se podía explotar ampliamente en aplicaciones basadas en fotónica. Sin embargo, eso podría cambiar pronto gracias a la investigación realizada por el Prof.Fleury junto con su estudiante de doctorado Zhe Zhang y Pierre Delplace del Laboratorio de Física ENS Lyon. Su estudio, que aparece en la revista Naturaleza , introduce un aislante topológico en el que la transmisión de fotones de microondas puede sobrevivir a niveles de desorden sin precedentes.
"Pudimos crear una fase topológica rara que se puede caracterizar como un aislante topológico anómalo. Esta fase surge de las propiedades matemáticas de los grupos unitarios y le da al material propiedades de transmisión únicas e inesperadas", dice Zhang.
Este descubrimiento es muy prometedor para nuevos avances en ciencia y tecnología. "Cuando los ingenieros diseñan circuitos de hiperfrecuencia, deben tener mucho cuidado para asegurarse de que las ondas no se reflejen sino que se guíen a lo largo de una ruta determinada y a través de una serie de componentes.Eso es lo primero que les enseño a mis estudiantes de ingeniería eléctrica ", dice el profesor Fleury." Esta restricción intrínseca, conocida como coincidencia de impedancia, limita nuestra capacidad para manipular las señales de onda. Sin embargo, con nuestro descubrimiento, podemos adoptar un enfoque completamente diferente, alutilizando topología para construir circuitos y dispositivos sin tener que preocuparse por la adaptación de impedancias, un factor que actualmente restringe el alcance de la tecnología moderna ".
El laboratorio del Prof. Fleury está trabajando ahora en aplicaciones concretas para su nuevo aislante topológico. "Este tipo de circuitos topológicos podrían ser extremadamente útiles para desarrollar sistemas de comunicación de próxima generación", dice. "Tales sistemas requieren circuitos que sean altamente confiables yfácilmente reconfigurable ". Su grupo de investigación también está estudiando cómo el descubrimiento podría usarse para desarrollar nuevos tipos de procesadores fotónicos y computadoras cuánticas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne . Original escrito por Florent Hiard. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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