Los aislantes topológicos son materiales cuya estructura fuerza a los fotones y electrones a moverse solo a lo largo del límite del material y solo en una dirección. Estas partículas experimentan poca resistencia y viajan libremente más allá de obstáculos como impurezas, defectos de fabricación, un cambio en la trayectoria de la señal dentro de un circuito, u objetos colocados intencionalmente en el camino de las partículas. Eso es porque estas partículas, en lugar de ser reflejado por el obstáculo, rodearlo "como el agua de un río que pasa junto a una roca, "dice el profesor Romain Fleury, jefe del Laboratorio de Ingeniería de Olas de la EPFL, dentro de la Facultad de Ingeniería.

Hasta ahora, la excepcional resistencia de estas partículas a los obstáculos aplicada solo a perturbaciones limitadas en el material, lo que significa que esta propiedad no podría explotarse ampliamente en aplicaciones basadas en fotónica. Sin embargo, eso podría cambiar pronto gracias a la investigación que está llevando a cabo el Prof. Fleury junto con su Ph.D. los estudiantes Zhe Zhang y Pierre Delplace del Laboratorio de Física ENS Lyon. Su estudio, apareciendo en la revista Naturaleza , introduce un aislante topológico en el que la transmisión de fotones de microondas puede sobrevivir a niveles de desorden sin precedentes.

"Pudimos crear una fase topológica rara que se puede caracterizar como un aislante topológico anómalo. Esta fase surge de las propiedades matemáticas de los grupos unitarios y le da al material propiedades de transmisión únicas e inesperadas. "dice Zhang.

Este descubrimiento es muy prometedor para los nuevos avances en ciencia y tecnología. "Cuando los ingenieros diseñan circuitos de hiperfrecuencia, tienen que tener mucho cuidado para asegurarse de que las ondas no se reflejen sino que se guíen a lo largo de una trayectoria determinada y a través de una serie de componentes. Eso es lo primero que les enseño a mis estudiantes de ingeniería eléctrica, "dice el profesor Fleury." Esta restricción intrínseca, conocido como coincidencia de impedancia, limita nuestra capacidad para manipular las señales de onda. Sin embargo, con nuestro descubrimiento, podemos adoptar un enfoque completamente diferente, mediante el uso de la topología para construir circuitos y dispositivos sin tener que preocuparse por la adaptación de impedancias, un factor que actualmente restringe el alcance de la tecnología moderna ".

El laboratorio del Prof. Fleury ahora está trabajando en aplicaciones concretas para su nuevo aislante topológico. "Este tipo de circuitos topológicos podrían ser de gran utilidad para desarrollar sistemas de comunicación de próxima generación, "Dice." Estos sistemas requieren circuitos que sean altamente confiables y fácilmente reconfigurables ". Su grupo de investigación también está estudiando cómo el descubrimiento podría usarse para desarrollar nuevos tipos de procesadores fotónicos y computadoras cuánticas.