I ricercatori dell'Università della Florida centrale stanno sviluppando nuovi materiali fotonici che potrebbero un giorno aiutare a consentire l'elaborazione a bassa potenza, ultraveloce e basata sulla luce.

I materiali unici, noti come isolanti topologici, sono come fili che sono stati capovolti, dove la corrente scorre lungo l'esterno e l'interno è isolato.

Gli isolanti topologici sono importanti perché potrebbero essere utilizzati in progetti di circuiti che consentono di stipare più potenza di elaborazione in uno spazio ridotto senza generare calore, evitando così il problema del surriscaldamento che i circuiti sempre più piccoli di oggi devono affrontare.

Nel loro ultimo lavoro, pubblicato sulla rivista Nature Materials , i ricercatori hanno dimostrato un nuovo approccio per creare i materiali che utilizza un nuovo design a reticolo a nido d'ape con catena.

I ricercatori hanno inciso con il laser il design a nido d'ape incatenato su un campione di silice, il materiale comunemente usato per realizzare circuiti fotonici.

I nodi nel progetto consentono ai ricercatori di modulare la corrente senza piegare o allungare i fili fotonici, una caratteristica essenziale necessaria per controllare il flusso di luce e quindi le informazioni in un circuito.

Il nuovo materiale fotonico supera gli inconvenienti dei design topologici contemporanei che offrivano meno funzionalità e controllo, supportando al contempo lunghezze di propagazione molto più lunghe per i pacchetti di informazioni riducendo al minimo le perdite di potenza.

I ricercatori prevedono che il nuovo approccio progettuale introdotto dagli isolanti topologici bimorfici porterà a un allontanamento dalle tradizionali tecniche di modulazione, avvicinando la tecnologia dell'informatica basata sulla luce alla realtà.

Gli isolanti topologici potrebbero anche portare un giorno al calcolo quantistico poiché le loro caratteristiche potrebbero essere utilizzate per proteggere e sfruttare fragili bit di informazioni quantistiche, consentendo così una potenza di elaborazione centinaia di milioni di volte più veloce rispetto ai computer convenzionali di oggi.

I ricercatori hanno confermato i loro risultati utilizzando tecniche di imaging avanzate e simulazioni numeriche.

"Gli isolanti topologici bimorfici introducono un nuovo cambio di paradigma nella progettazione dei circuiti fotonici consentendo il trasporto sicuro di pacchetti di luce con perdite minime", afferma Georgios Pyrialakos, ricercatore post-dottorato presso il College of Optics and Photonics dell'UCF e autore principale dello studio.

I prossimi passi per la ricerca includono l'incorporazione di materiali non lineari nel reticolo che potrebbero consentire il controllo attivo delle regioni topologiche, creando così percorsi personalizzati per i pacchetti di luce, afferma Demetrios Christodoulides, professore al College of Optics and Photonics dell'UCF e coautore dello studio . + Esplora ulteriormente

Via quantistica a senso unico in nanofili isolanti topologici