导电与绝缘的相关概念从诞生至今已发展了数百年时光，成为人类赖以生活和生存的必要因素。随着产业的不断进步，小型化与集成化成为电路领域的发展趋势，然而导体内部产生的热量极大限制了电路往更小、功能更强等方向发展的趋势。

为了解决上述问题，拓扑绝缘体应运而生，这种独特的材料可以形象地看成内外翻转的电线，使得电流只在表面流动而在内部绝缘，从而允许集成电路在小体积内具有更强处理能力而不会过热。

得益于拓扑绝缘体的独特性及优越性，拓扑绝缘体在光学领域同样具有极高的研究及应用潜力，极大推动了光量子计算机及拓扑集成光路的发展。然而，受限于光子特性，传统光学拓扑绝缘体的实现往往需要外加磁场或特定的空间晶体排列，外加磁场导致拓扑绝缘体无法在光频波段实现，而特定的空间晶体排列导致拓扑绝缘体一般具有较大的体积，如果能在无需外加磁场且无需特定的空间晶体排列下实现拓扑绝缘体，将加大推进光学拓扑绝缘体往更紧凑、更集成方向发展。

基于上述动机，研究人员提出了光学Floquet拓扑绝缘体，在无需外场或特定排列的条件下即可实现拓扑相变，为光学拓扑器件的集成化与小型化提供了条件。然而，该拓扑绝缘体往往需要对光波导进行弯曲或拉伸，这一过程不可避免地导致光波在传输过程中存在损耗，难以满足量子计算、量子信息等实际应用的需求。

鉴于此，近期，来自中佛罗里达大学的 Demetrios N. Christodoulides 教授和罗斯托克大学的 Alexander Szameit 等合作者带领研究团队提出了一类新的Floquet拓扑绝缘体——链驱动Floquet拓扑绝缘体（也称双晶型Floquet拓扑绝缘体），不仅为拓扑绝缘体的构建提供了新的方式，更克服了传统Floquet拓扑绝缘体的物理限制——无需弯曲晶格即可实现多种拓扑相，为在低损耗光学领域的应用提供支撑。

目前，该研究以“Bimorphic Floquet topological insulators”为题于在线发表在 Nature Materials。

该团队解释称“双晶型拓扑绝缘体通过以最小的损耗实现光波的拓扑传输，在光子电路的设计中引入了新的范式转变。双晶型拓扑绝缘体中引入的新设计方法将与传统调制技术背离，使基于光的计算技术更接近现实。”

  研究亮点  

与传统Floquet拓扑绝缘体需要对光波导进行弯曲或拉伸不同，新型Floquet拓扑绝缘体的调制是通过在最近邻耦合上引入间隙元素实现的，对这个间隙元素进行调控，可在一个结构中同时实现多种拓扑相。

本研究的设计克服了传统结构中功能及控制单一、存在弯曲损耗及传输损耗等问题，在以最小功率损耗实现拓扑绝缘体的同时，支持更丰富的功能以及更长的信息传输，这些优势不仅使得光波所携带的信息得以保留，且进一步减小了拓扑绝缘体的设计体积，从而使其满足光量子计算及光量子传输等领域的应用需求。

更重要的是，由于该结构的反常拓扑边界态来源于更加紧凑的平带，导致其拓扑传输的激发非常简便，而且所激发的拓扑传输的局域特性更加紧致，这一紧致特性使得这种拓扑传输具有更高的应用潜力。