Des chercheurs de l'Université de Floride centrale développent de nouveaux matériaux photoniques qui pourraient un jour permettre un calcul à faible consommation d'énergie, ultra-rapide et basé sur la lumière.

Les matériaux uniques, connus sous le nom d'isolants topologiques, sont comme des fils qui ont été retournés, où le courant passe le long de l'extérieur et l'intérieur est isolé.

Les isolants topologiques sont importants car ils pourraient être utilisés dans des conceptions de circuits qui permettent d'entasser plus de puissance de traitement dans un petit espace sans générer de chaleur, évitant ainsi le problème de surchauffe auquel sont confrontés les circuits de plus en plus petits d'aujourd'hui.

Dans leurs derniers travaux, publiés dans la revue Nature Materials , les chercheurs ont démontré une nouvelle approche pour créer les matériaux qui utilise une nouvelle conception de réseau en nid d'abeille chaîné.

Les chercheurs ont gravé au laser le motif en nid d'abeille chaîné sur un échantillon de silice, le matériau couramment utilisé pour fabriquer des circuits photoniques.

Les nœuds de la conception permettent aux chercheurs de moduler le courant sans plier ni étirer les fils photoniques, une caractéristique essentielle nécessaire pour contrôler le flux de lumière et donc d'informations dans un circuit.

Le nouveau matériau photonique surmonte les inconvénients des conceptions topologiques contemporaines qui offraient moins de fonctionnalités et de contrôle, tout en prenant en charge des longueurs de propagation beaucoup plus longues pour les paquets d'informations en minimisant les pertes de puissance.

Les chercheurs prévoient que la nouvelle approche de conception introduite par les isolateurs topologiques bimorphes conduira à s'écarter des techniques de modulation traditionnelles, rapprochant ainsi la technologie de l'informatique basée sur la lumière de la réalité.

Les isolants topologiques pourraient également un jour conduire à l'informatique quantique, car leurs fonctionnalités pourraient être utilisées pour protéger et exploiter des bits d'information quantiques fragiles, permettant ainsi une puissance de traitement des centaines de millions de fois plus rapide que les ordinateurs conventionnels d'aujourd'hui.

Les chercheurs ont confirmé leurs découvertes à l'aide de techniques d'imagerie avancées et de simulations numériques.

« Les isolants topologiques bimorphes introduisent un nouveau changement de paradigme dans la conception des circuits photoniques en permettant un transport sécurisé des paquets de lumière avec des pertes minimales », déclare Georgios Pyrialakos, chercheur postdoctoral au Collège d'optique et de photonique de l'UCF et auteur principal de l'étude.

Les prochaines étapes de la recherche comprennent l'incorporation de matériaux non linéaires dans le réseau qui pourraient permettre le contrôle actif des régions topologiques, créant ainsi des voies personnalisées pour les paquets de lumière, explique Demetrios Christodoulides, professeur au Collège d'optique et de photonique de l'UCF et co-auteur de l'étude. . + Explorer plus loin

Rue quantique à sens unique dans les nanofils isolants topologiques