瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的科學家們，已經開發出了一種基于拓補的新方法。 得益于拓補絕緣體材料的特殊結構，其能夠迫使光子和電子僅沿著材料邊界單向移動。 這些粒子幾乎不會遇到阻力，且能夠自由穿過各種障礙物，比如雜質、制造缺陷、電路內信號軌跡的變化、或有意防在粒子前進路線上的其它物體。

EPFL 工程學院波浪工程實驗室負責人 Romain Fleury 教授稱：“這些粒子不會被障礙物反彈，而是能夠像流經巖石的河水一樣繞過障礙物”。

此前，這些粒子對障礙物的特殊彈性，僅適用于材料中的有限擾動，意味著我們難以在基于光子學的應用中廣泛利用這種特性。

on 物理實驗室的 Pierre Delplace 共同開展的深入研究，這種情況或很快發生改變。

在近日發表于《自然》( Nature )雜志上的一篇文章中，研究團隊介紹了一種特殊的拓補絕緣體，特點是在其中傳輸的微波光子，能夠經受住前所未有的無序度。

Zhang 表示：“我們能夠創造出一種罕見的拓補相，并將其表征為異常拓補絕緣體。這源于幺正群的數學特性，可賦予材料獨特且出乎意料的傳輸特性”。

Fleury 教授指出，這項發現為科學技術的新進步帶來了巨大的希望：

當工程師設計超頻電路時，必須做到非常小心，以確保不會遭遇波的反彈，而是沿著給定路徑、引導并通過一系列的組件，這也是我教給電氣工程專業學生的第一件事。

這種被稱作阻抗匹配的內在約束，限制了我們操縱波信號的能力。然而通過這項新發現，我們得以采取完全不同的方法，使用拓補結構來構建電路和設備、而無需擔心阻抗匹配 —— 這是當前限制現代技術應用范圍的一個主要因素。

目前研究團隊正在實驗室研究其新型拓撲絕緣體的具體應用，預計新型拓補電路將對下一代通信系統發揮重要的影響。

Fleury 教授稱，此類系統需要高度可靠、且易于重新配置的電路。此外研究小組還在積極設想如何將這一發現應用于新型光子處理器和量子計算機的開發。

關鍵詞： EPFL 科學家光子反彈 補電路