Crédito:CC0 Dominio público
Los investigadores de la Universidad de Florida Central están desarrollando nuevos materiales fotónicos que algún día podrían ayudar a habilitar la computación basada en la luz, ultrarrápida y de bajo consumo.
Los materiales únicos, conocidos como aisladores topológicos, son como cables que se han vuelto del revés, donde la corriente corre por el exterior y el interior está aislado.
Los aisladores topológicos son importantes porque se pueden usar en diseños de circuitos que permiten concentrar más potencia de procesamiento en un espacio pequeño sin generar calor, evitando así el problema de sobrecalentamiento al que se enfrentan los circuitos cada vez más pequeños.
En su último trabajo, publicado en la revista Nature Materials , los investigadores demostraron un nuevo enfoque para crear los materiales que utiliza un nuevo diseño de celosía de panal encadenado.
Los investigadores grabaron con láser el diseño encadenado en forma de panal en una muestra de sílice, el material comúnmente utilizado para fabricar circuitos fotónicos.
Los nodos en el diseño permiten a los investigadores modular la corriente sin doblar ni estirar los cables fotónicos, una característica esencial necesaria para controlar el flujo de luz y, por lo tanto, la información en un circuito.
El nuevo material fotónico supera los inconvenientes de los diseños topológicos contemporáneos que ofrecían menos funciones y control, al tiempo que admite longitudes de propagación mucho más largas para los paquetes de información al minimizar las pérdidas de energía.
Los investigadores prevén que el nuevo enfoque de diseño introducido por los aisladores topológicos bimórficos conducirá a una desviación de las técnicas de modulación tradicionales, acercando la tecnología de la computación basada en la luz un paso más a la realidad.
Los aisladores topológicos también podrían conducir algún día a la computación cuántica, ya que sus características podrían usarse para proteger y aprovechar los frágiles bits de información cuántica, lo que permitiría una potencia de procesamiento cientos de millones de veces más rápida que las computadoras convencionales actuales.
Los investigadores confirmaron sus hallazgos utilizando técnicas de imagen avanzadas y simulaciones numéricas.
"Los aisladores topológicos bimórficos introducen un nuevo cambio de paradigma en el diseño de circuitos fotónicos al permitir el transporte seguro de paquetes de luz con pérdidas mínimas", dice Georgios Pyrialakos, investigador postdoctoral de la Facultad de Óptica y Fotónica de la UCF y autor principal del estudio.
Los próximos pasos para la investigación incluyen la incorporación de materiales no lineales en la red que podría permitir el control activo de las regiones topológicas, creando así rutas personalizadas para los paquetes de luz, dice Demetrios Christodoulides, profesor de la Facultad de Óptica y Fotónica de la UCF y coautor del estudio. . Calle unidireccional cuántica en nanocables aislantes topológicos
