拓扑绝缘体是一种材料，其结构能迫使光子和电子仅沿材料边界移动，而且仅沿一个方向移动。这些粒子几乎没有阻力，可以自由穿过障碍物，例如杂质、制造缺陷、电路内信号轨迹的变化或有意放置在粒子路径中的物体。这是因为这些粒子不会被障碍物反射，而是“像流过岩石的河水一样”绕过障碍物，洛桑联邦理工学院(EPFL)工程学院波浪工程实验室负责人Romain Fleury教授说。

到目前为止，这些粒子对障碍物的特殊弹性仅适用于材料中的有限扰动，这意味着这种特性无法在基于光子学的应用中得到广泛利用。然而，由于Fleury教授和他的博士正在进行的研究，这种情况很快就会改变。Zhe Zhang和Pierre Delplace是里昂高等师范学院物理实验室的学生，他们在《自然》杂志上发表的一篇研究，介绍了一种拓扑绝缘体，微波光子的传输可以在前所未有的无序状态下生存。

Zhe Zhang说：“我们能够创造出一种罕见的拓扑相，可以将其表征为异常拓扑绝缘体。这个相源于酉群的数学特性，并赋予了材料独特且出乎意料的传输特性。”

这一发现为科学和技术的新进步带来了巨大希望。 Fleury教授说：“当工程师设计超频电路时，他们必须非常小心，为确保波不会被反射，需要沿着给定的路径和一系列组件引导。这是我教我的电气工程学生的第一件事。这种称为阻抗匹配的内在约束限制了我们操纵波信号的能力。然而，随着我们的发现，我们可以采取完全不同的方法，通过使用拓扑来构建电路和设备，就不必担心阻抗匹配，这个因素目前限制了现代技术的范围。”

Fleury教授的实验室目前正在研究其新型拓扑绝缘体的具体应用。他说：“这些类型的拓扑电路对于开发下一代通信系统可能非常有用，此类系统需要高度可靠且易于重新配置的电路。”他的研究小组还在研究如何将这一发现用于开发新型光子处理器和量子计算机。（编译:Qtech）