ТАСС, 24 мая. Ученые из США создали фотонный топологический изолятор - материал, проводящий свет только в его приповерхностном слое - сохраняющий подобные экзотические квантовые свойства и при комнатной температуре. Это открытие ускорит создание квантовых компьютеров и сверхмощных лазеров, сообщила пресс-служба Политехнического института Ренсселера (RPI).

       "Наш фотонный топологический изолятор уникален, так как он работает при комнатных температурах. В прошлом мы могли изучать поведение частиц света в таких структурах лишь при помощи громоздких и дорогих систем охлаждения и вакуумных камер. Наше устройство позволит проводить такие опыты и тем коллегам, у которых нет доступа к этому недешевому оборудованию", - пояснил доцент RPI Бао Вэй, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

       Как объясняют исследователи, топологические изоляторы представляют собой новый класс материалов, которые проводят электрический ток или электромагнитное излучение только на поверхности, а внутри остаются диэлектриками-изоляторами или полупроводниками. Они привлекают внимание исследователей тем, что частицы в этом поверхностном слое ведут себя чрезвычайно стабильно, что позволяет использовать их в качестве сверхнадежного "хранилища" информации в квантовых компьютерах.

       Более активному использованию топологических изоляторов сейчас мешает то, что фактически такие материалы приобретают характерные для них экзотические квантовые свойства только при охлаждении до сверхнизких температур. Американские физики выяснили, что подобное ограничение нехарактерно для фотонных топологических изоляторов, изготовленных из наноструктурированного материала на базе аналогов природного минерала перовскита.

       Бао Вэй и другие ученые обнаружили, что тонкий кристалл из перовскита можно превратить в фотонный топологический изолятор, если поместить его внутрь многослойной структуры, состоящей из оксидов металлов и полимерной пленки, покрытой специальным узором, который задает возможные направления движения света через этот материал. Это позволяет управлять движением света и хранить внутри такого материала квантовую информацию.

       В дополнение к этому, проведенные физиками опыты показывают, что применение подобных структур в работе мощных лазеров позволит значительным образом снизить их нагрев и потери энергии при накачке этих излучающих устройств. И то, и другое, как надеются ученые, ускорит внедрение их разработки в квантовые вычислительные системы и лазерные излучатели.

       О перовскитах

       Перовскиты представляют собой гибкие и легкие полупроводниковые материалы с достаточно необычными свойствами и структурой. Они похожи по устройству на природный минерал перовскит, хорошо поглощающий свет и превращающий его в другие формы энергии благодаря тому, как внутри него расположены "кубы" из атомов металлов и восьмигранники из атомов кислорода.