Прибор разработали в Университете Дьюка. Там получили фотонные кристаллы на основе топологических изоляторов, открытие которых принесло трем британским ученым Нобелевскую премию по физике в 2016 году. Аккуратно управляя геометрией кристаллической решетки, американцы заставили свет двигаться точно вдоль ее поверхности, не проникая внутрь, пишет Phys.org.

По оценкам Ассоциации полупроводниковой промышленности, число электронных устройств растет так быстро, что к 2040 году им не хватит энергии. Одно из решений этой проблемы — использование для передачи данных вместо электронов не имеющих массу фотонов.

Помимо экономии энергии, фононные системы обещают быть быстрее и обладать более высокой пропускной способностью.

Фотоны уже применяют в некоторых видах коммуникаций. Однако широкому распространению препятствует ряд барьеров. Один из важнейших — невозможность эффективно изгибать луч света. Чтобы заменить электроны в микрочипах, огибать углы в микроскопических пространствах — необходимое условие.

В прошлом ученым уже удавалось добиться снижения потерь при смене направления движения фотонов, но исследователи Дьюка добились того же в гораздо меньшем масштабе — их устройство размером всего 35 на 5,5 микрометров. Это в 100 раз меньше, чем предыдущие такие приборы.

Ученые изготовили топологические изоляторы при помощи электронно-лучевой литографии и измерили коэффициент пропускания света в серии поворотов под прямым углом. Результат показал, что каждый поворот приводит к потере всего в несколько процентов. При этом устройство устойчиво к мелким дефектам в кристаллической структуре и фабричному браку.

Разработчики утверждают, что их изобретение обладает пропускной способностью, сравнимой с современными полупроводниками, и работает на тех же длинах волн, которые используют в телекоммуникациях.

Двумерный материал графен способен изменить системы оптической связи, уверены европейские ученые. Они создали устройство управления нелинейной оптической генерацией.