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拓扑绝缘体,这种近乎完美的外表传导能否为电子电路带来新期望?

拓扑绝缘体是一种优异的资料,这种近乎完美的外表传导为快速有用的电子电路带来了期望,虽然工程师们有必要面临这样一个现实,即这些资料内部实践上是糟蹋的空间。现在,宾夕法尼亚大学的研讨人员展现了一种办法,能够在物理空间愈加名贵的范畴完成这点。2005年宾夕法尼亚大学初次发现了拓扑绝缘体,初次展现了拓扑绝缘体运用其整个脚印的办法。

经过运用光子而不是电子,光子芯片有更快的数据传输速度和信息密集型使用。具有可即时从头界说边际的光子拓扑绝缘体将有助于处理脚印问题。能够根据需求将这些“路途”互相绕过,这意味着整个内部体积能够用于高效地构建数据链路。宾夕法尼亚大学工程和使用科学学院的研讨人员初次制作并测试了这种设备,其研讨发现并宣布《科学》期刊上。这可能会对5G,乃至6G,手机网络等大信息容量的使用发生很大影响,这可能是拓扑绝缘体的第一个实践使用。

构成通讯网络骨干的数据中心将呼叫、文本、电子邮件附件和流媒体电影路由到数以百万计的蜂窝设备之间。可是,跟着流经这些数据中心的数据量添加,对能够跟上需求高容量数据路由的需求也在添加。从电子转换为光子将加快行将到来的信息爆破的这一进程,但工程师有必要首要规划一个全新的设备库。所以,研讨人员着手在给定芯片上最大化光子波导的杂乱性,单个光子在从输入到输出进程中所选用的规则途径。

光子芯片原型大约是250平方微米,并以椭圆形环的镶嵌网格为特征。经过用外部激光“泵送”芯片,方针是改动单个环的光子特性,也能够改动这些环中的哪些环构成波导鸿沟。其结果是可重构的拓扑绝缘体,改动不同方向的光子能够彼此绕过。并且能够让来自多个数据包的光子一起经过芯片,就像杂乱的高速公路立交桥相同。能够界说边际,使光子能够从任何输入端口传输到任何输出端口,乃至一次抵达多个输出端口。

这意味着端口对占地面积的比率比当时最先进的光子路由器和交换机至少高出两个数量级。进步功率和速度并不是仅有优势,该体系关于意外的缺点也很安稳,例如,假如其间一个环被一粒尘埃损坏,这种损坏仅仅制造出一组新的边际,能够沿着这些边际发送光子。因为该体系需求芯片外激光源来从头界说波导的形状,因而研讨体系还不行小,不足以用于数据中心或其他商业使用,所以下一步将是以集成的方法树立快速从头配置计划。

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