Физики давно стремились создать оптические чипы, где свет свободно перемещается по углам и обходит препятствия без потерь. Исследователи из Китая нашли способ превратить почти всю структуру в четырёхполосную магистраль для света, где четыре независимых микроволновых сигнала движутся параллельно. Это достижение может привести к созданию более компактных, плотных и эффективных фотонных чипов для связи, квантовых технологий и оптических вычислений.
Новый дизайн можно представить как дорогу, окружённую широкими барьерами безопасности в обычных топологических чипах. Команда переосмыслила этот подход, используя сотовую решётку из магнитных стержней. Вместо создания двух изолирующих областей, разделённых интерфейсом, они точно подогнали геометрию так, чтобы кристалл естественно разделял электромагнитные волны на две отдельные долины – различные импульсные состояния, которые свет может занимать внутри материала, ведя себя как отдельные полосы движения.
Расположив четыре области по циклической схеме, они создали волновод без изолятора с четырьмя параллельными однонаправленными каналами, включая два сигнала в каждом направлении, плотно упакованных без потери надёжности. Эксперименты с микроволновыми частотами показали, что сигналы успешно проходили резкие повороты и узкие места, не отражаясь и не перетекая в соседние каналы. Даже при намеренном искажении геометрии транспорт оставался стабильным, а пространственная эффективность достигла 100%.
Работа пока находится на микроволновой стадии, и исследователям предстоит адаптировать концепцию к оптическим частотам, решая проблемы потерь и масштабируемого производства. В случае успеха такая архитектура позволит создавать более компактные чипы с высокой плотностью информации, сохраняя надёжность топологической фотоники.
Операторы заменят медные кабели оптикой.