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羅斯托克大學(xué)的研究人員開發(fā)了新型的非線性光子電路，在這種電路中，強(qiáng)光束可以定義自己的路徑，從而不受外部干擾的影響。這一發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表在著名的《科學(xué)》雜志上。

“光子是不規(guī)則的光束，”Alexander szameit教授解釋說，他的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了開創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)一旦我們試圖把它們帶到時(shí)空中的某個(gè)特定地點(diǎn)，它們就會(huì)立即再次向各個(gè)方向擴(kuò)散。”事實(shí)上，幾百年來，人們一直致力于通過各種方法來塑造光的流動(dòng)：透鏡和曲面鏡可以將來自太陽的光近距離聚焦。強(qiáng)激光產(chǎn)生相干光束和短脈沖強(qiáng)光。光纖電纜在萬維網(wǎng)上傳輸大量的光編碼數(shù)據(jù)。然而，光波是令人驚訝的微妙的實(shí)體：透鏡上的小裂縫、激光束中的塵埃漂移或光纖中的扭結(jié)，都會(huì)打亂將光轉(zhuǎn)化為人類有史以來最靈活的工具的復(fù)雜機(jī)制。

電子拓?fù)浣^緣體-在其內(nèi)部不導(dǎo)電，但同時(shí)沿表面具有完美導(dǎo)電性的固體-勞倫斯·莫倫坎普和他的團(tuán)隊(duì)于2007年在維爾茨堡大學(xué)首次實(shí)現(xiàn)了這種絕緣體。它們的光子對應(yīng)物吸引了薩梅特教授很長一段時(shí)間。”自從我們第一次實(shí)現(xiàn)光的拓?fù)浣^緣體以來，我們一直試圖探索如何使用這些特殊的系統(tǒng)，”這位物理學(xué)家回憶道，盡管光子拓?fù)浣^緣體可以引導(dǎo)光沿著精確定義的路徑前進(jìn)，而且他們的設(shè)計(jì)基于一個(gè)數(shù)學(xué)框架，使得他們比以往任何時(shí)候都更能抵抗缺陷或外部干擾，這些流行的特性也構(gòu)成了一個(gè)巨大的障礙。合著者馬蒂亞斯·海因里希博士總結(jié)道：“光脈沖一旦注入到一個(gè)拓?fù)渫ǖ乐校筒粫?huì)受到散射損耗的影響，但這種絕緣實(shí)際上使我們幾乎不可能在不離開保護(hù)環(huán)境的情況下控制它們。”。

當(dāng)然，從紙面上看，解決辦法似乎顯而易見。”原則上，這很容易。您只需要一個(gè)開關(guān)，您可以自由翻轉(zhuǎn)開關(guān)，在兩個(gè)光脈沖之間立即改變系統(tǒng)的拓?fù)涮匦浴！彼_梅特諷刺地說。然而，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與波導(dǎo)電路的物理布局密切相關(guān)，超短激光脈沖的測量單位是飛秒（百萬分之一秒的十億分之一），即使是最快的電子調(diào)制器也達(dá)不到許多數(shù)量級。

一組年輕的研究人員與羅斯托克大學(xué)、巴塞羅那ICFO、里斯本大學(xué)和莫斯科科學(xué)技術(shù)學(xué)院的理論家們密切合作，找到了讓光決定是保護(hù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還是像在傳統(tǒng)介質(zhì)中那樣行為的方法。盧卡斯·麥澤夫斯基博士詳細(xì)闡述了“光脈沖的行為可能因其峰值強(qiáng)度的不同而有根本的不同”。學(xué)生和作品的主要作者。”非線性是一個(gè)令人難以置信的詞：在光子學(xué)中，有時(shí)2加2實(shí)際上大于4。”羅斯托克大學(xué)物理研究所實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過兩年的深入研究和無數(shù)小時(shí)的研究，這些努力得以實(shí)現(xiàn)。

非性誘導(dǎo)拓?fù)浣^緣體（新型的合成材料）允許具有一定閾值強(qiáng)度的光脈沖在其附近建立一個(gè)瞬態(tài)拓?fù)溆颉Ｗ栽倿椤缎请H迷航》的fan szameit生動(dòng)地描述了這一復(fù)雜的物理過程：“就像美國企業(yè)號（USS Enterprise）升起護(hù)盾一樣，自生的保護(hù)繭會(huì)跟隨光脈沖，沿著自己選擇的路徑進(jìn)行保護(hù)。”

它極大地推動(dòng)了量子光學(xué)領(lǐng)域國際合作的發(fā)展，尤其是量子光學(xué)領(lǐng)域在光學(xué)絕緣體領(lǐng)域。在將這些元件組裝成可用的光學(xué)量子計(jì)算機(jī)之前，還有幾個(gè)挑戰(zhàn)需要解決，而光學(xué)量子計(jì)算機(jī)是世界各地組織所追求的圣杯。然而，物理學(xué)家的最新發(fā)現(xiàn)為許多創(chuàng)新應(yīng)用帶來了廣闊的前景，如拓?fù)浔Ｗo(hù)的全光信號處理和自我改進(jìn)的光子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。考慮到快速的發(fā)展，這些現(xiàn)在看起來像科幻小說的想法很快就會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。