Физики перевели фотонные топологические изоляторы на новый уровень

Фотонное моделирование — часть быстро продвигающейся научной гонки, цель которой — понимание и использование потенциала топологических изоляторов.

Ученые из Техасского университета в Остине разработали модель, которая впервые подражает ключевым свойствам электронных топологических изоляторов.

Модель, описанная в издании Nature Materials, поможет использовать возможности топологических изоляторов, которые являются состоянием вещества, открытым лишь в прошлом десятилетии. Эти изоляторы способны привести к значительным прорывам в области квантовых компьютеров и спинтроники.

«Открытие этих материалов, которые внутри изолируют, а снаружи способны проводить ток, стало настоящим сюрпризом для специалистов», сказал профессор физики Геннадий Швец. „До этого мы классифицировали твердые материалы по трем категориям, основываясь на их способности проводить электрический ток: изоляторы, проводники и полупроводники. Топологические изоляторы находятся где-то между перечисленными категориями“.

„Обычно, когда фотоны сталкиваются с препятствиями, они отражаются“, заметил Швец. „Мы в основном проектируем интерфейсы так, чтобы они блокировали фотоны в одном состоянии спина. Таким образом, в одном направлении фотоны находятся в одном спиновом состоянии, а в другом направлении — в другом состоянии спина. В этой конфигурации они не могут отражаться без смены спина, которая недопустима в проекте фотонного кристалла. Фотоны обтекают дефекты и могут направляться произвольными путями, определенными интерфейсом“.

24.12.2012