Aby se předešlo problému s přehříváním, s nímž se potýkají dnešní stále menší obvody, mohly by být topologické izolátory začleněny do návrhů obvodů, aby umožnily vměstnat větší výpočetní výkon na danou plochu bez vzniku tepla.
Nejnovější studie vědců, která byla zveřejněna 28. dubna v časopise Nature Materials, představila zcela nový postup výroby materiálů, které využívají jedinečnou řetězovou strukturu voštinové mřížky. Spojený voštinový vzor výzkumníci vyleptali laserem na kus oxidu křemičitého, materiálu často používaného k vytváření fotonických obvodů. Uzly konstrukce umožňují výzkumníkům regulovat proud bez ohýbání nebo natahování fotonických vodičů, což je nutné pro usměrňování toku světla, a tím i informací v obvodu.
Výzkumníci předpokládají, že nový přístup použití bimorfních topologických izolátorů povede k odklonu od tradičních modulačních technik a přiblíží technologii počítačů založených na světle o krok blíže k realitě.
Topologické izolátory by také jednoho dne mohly vést ke vzniku kvantových počítačů, protože jejich vlastnosti mají potenciál chránit křehké kvantové informační bity. To by umožnilo stokrát až milionkrát rychlejší zpracování dat než u dnešních konvenčních počítačů. Výzkumníci potvrdili svá zjištění pomocí pokročilých zobrazovacích technik a numerických simulací.
„Bimorfní topologické izolátory představují novou změnu paradigmatu v konstrukci fotonických obvodů tím, že umožňují bezpečný přenos světelných paketů s minimálními ztrátami," říká Georgios Pyrialakos, postdoktorand na UCF's College of Optics and Photonics a hlavní autor studie.
„Mezi další kroky výzkumu patří začlenění nelineárních materiálů do mřížky. Ty by mohly umožnit aktivní ovládání topologických oblastí, a vytvořit tak vlastní cesty pro světelné pakety,“ říká Demetrios Christodoulides, profesor na UCF's College of Optics and Photonics a spoluautor studie.
Výzkum byl financován Agenturou pro pokročilé obranné výzkumné projekty, Multidisciplinární univerzitní iniciativou úřadu pro námořní výzkum, Multidisciplinární univerzitní iniciativou úřadu pro vědecký výzkum letectva, Národní vědeckou nadací USA, Matematickou a fyzikální divizí Simonsovy nadace, Nadací W. M. Kecka, Americko-izraelskou binárodní vědeckou nadací, Výzkumnou laboratoří amerického letectva, Německým výzkumným sdružením a Nadací Alfrieda Kruppa von Bohlen a Halbach.
Christodoulides získal doktorát z optiky a fotoniky na Univerzitě Johnse Hopkinse a na UCF nastoupil v roce 2002. Pyrialakos získal doktorát z optiky a fotoniky na Aristotelově univerzitě v Soluni a na UCF nastoupil v roce 2020.
