Comment forcer les photons à filer droit

Isolant topologique utilisé comme multiplexeur © Zhe Zhang / EPFL 2021 - Des scientifiques de l'EPFL ont trouvé un moyen d'utiliser la topologie pour forcer les photons micro-ondes à se déplacer en sens unique, malgré la présence de niveaux de désordre et d'obstacles sans précédent sur leur chemin. Cette percée ouvre les portes d'une nouvelle génération de circuits haute fréquence et de dispositifs de communication extrêmement robustes et compacts. Les isolants topologiques sont des matériaux dont la structure force les photons et les électrons qui y circulent à ne se déplacer qu'à leur périphérie de manière unidirectionnelle. Cette circulation se produit alors avec très peu de résistance, même en présence d'obstacles - impuretés, imperfections de fabrications, changement de trajectoire du signal dans le circuit, ou composants placés là volontairement. Normalement, la particule devrait être réfléchie par l'obstacle. Plutôt que d'être réfléchie par l'obstacle, la particule le franchira « comme l'eau d'une rivière rencontrant un rocher », illustre le professeur Romain Fleury, à la tête du laboratoire d'ingénierie des ondes de l'EPFL (Faculté des Sciences et Techniques de l'Ingénieur). Jusqu'à présent, cependant, cette résistance exceptionnelle aux obstacles s'est limitée à de petites modifications du matériau, entravant ses applications aux nouvelles technologies photoniques.