Faculty of Physics, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Technion – Israel Institute of Technology Haifa Mordechai „Moti“ Segev 30 ct.qmat AREA A B C D Mordechai „Moti“ Segev – der Erfinder der topologischen Photonik Mordechai “Moti” Segev: The father of topological photonics Als wir mit der Entwicklung topologischer Laser begannen, hat niemand an diese Möglichkeit geglaubt“, erklärt Mordechai Segev. 2013 eröffnete der israelische Wissenschaftler das Forschungsfeld der topologischen Photonik, als er mit Alexander Szameit von der Universität Rostock in einem Nature-Artikel den ersten photonischen topologischen Isolator vorstellte. Seitdem hat sich die topologische Photonik zu einem riesigen Gebiet entwickelt, an dem Hunderte von Gruppen forschen. „Vor sechs Jahren habe ich angefangen, mit Sebastian Klembt und Sven Hö fling von der JMU Würzburg (beide ct.qmat) zusammenzuarbeiten. Mein Team in Haifa ist im Bereich Photonik theoretisch und experimentell sehr stark. Aber wir haben keine Anlagen zur Fabrikation oder für Tieftemperaturexperimente, wie sie in Würzburg durchgeführt werden. Auch wenn wir persönliche Treffen während der Corona-Pandemie auf Eis legen mussten, haben wir unsere Kooperation erfolgreich fortgesetzt.“ Obwohl die topologische Photonik eigentlich auf das Jahr 2008 und eine Theorie-Arbeit des Nobelpreisträgers Duncan Haldane aus Princeton zurückgehe, entwickle man erst jetzt erste praktische Anwendungen, so Segev. Am aussichtsreichsten sei das 2021 mit Klembt und Höfling in Science vorgestellte Lasernetzwerk. „Ein weiteres vielversprechendes Feld ist Quantencomputing, das höchstwahrscheinlich irgendwann auf photonischen Plattformen basieren wird. Da photonische Schaltkreise nicht sehr fehlertolerant sind, werden topologische Methoden benötigt, um sie zu schützen. Mit topologischer Photonik lässt sich auch der Bahndrehimpuls – und damit die Topologie – von Laserstrahlen steuern. Daran arbeiten wir jetzt mit Würzburg.“ Die laut Segev „wohl aufregendste Forschung in der topologischen Physik“ findet zurzeit auf dem Gebiet der photonischen topologischen Isolatoren statt. „Die Oberflächen dieser isolierenden Materialien unterstützen den verlustfreien Photonenfluss und könnten daher für das Quantencomputing interessant sein. In einem NatureArtikel von September 2022 haben wir gemeinsam mit Alexander Szameit – meinem engsten Partner bei ct.qmat – die Machbarkeit dreidimensionaler photonischer topologischer Isolatoren demonstriert. Jetzt planen wir besonders anspruchsvolle Experimente mit topologischer Photonik in synthetischen Räumen in vier oder sogar mehr Dimensionen. Dies könnte uns neue Einblicke in die – kontraintuitive – Physik einer hochdimensionalen Welt geben und Ideen hervorbringen, die uns in unerforschtes Gebiet führen. Das würde die Konstruktion physikalischer Systeme ermöglichen, in denen Wellen auf seltsame und ungewöhnliche Weise transportiert werden.“
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