这种对干扰的免疫性称，称之为“拓扑保护”，该研究一开始来源于凝聚态物理，并且产生了革命性的影响，现在正以不可思议的速度扩展到了光学、声学，以及各种之前从未想过的应用上。

通过使用当前的硅制造工艺设计和生产小型化平台，NTU 的太赫兹芯片将很容易集成到电子和光子电路设计中，并将有助于将来太赫兹的广泛采用。

制作步骤：设计三角孔小硅芯片是关键

据张柏乐介绍，不同于光芯片需要从 0 到 1 开始做，太赫兹芯在制备上可以借鉴硅芯片的技术。

2020 年初，张柏乐的博士后杨怡豪，带领 NTU 和日本大阪大学的团队，在《自然 · 光子学》发表一篇题为《太赫兹拓扑光子学用于片上通信》（Terahertz topological photonics for on-chip communication）的论文。该论文提到，太赫兹芯片在 5G 和 6G 方面有着巨大潜力，然而要想实现高集成（high integration）、低成本的解决方案，依然有需要攻克的问题。

比如，使用常规方法制备太赫兹波导器件时，稍有不慎就会被材料缺陷、和材料弯曲所影响。

为解决上述难题，研究团队以“谷态”光子拓扑绝缘体为基础，通过全硅芯片上的尖锐弯折实验，证明了太赫兹拓扑谷传输的强大能力。

具体来说，谷状（valley states）由于具有鲁棒性、单模传输和线性色散等三大性能，因此是极好的信息载体。

两年前，研究团队就已经发现了“谷态”光子拓扑绝缘体的奇特物理特性，并在微波波段首次实验验证了“拓扑保护”现象。

利用上述状态，研究团队进一步在太赫兹波段，实现了“谷态”光子拓扑绝缘体，并成功演示出在太赫兹芯片上的无差错通信，并能实时传输未压缩的 4K 高清晰度视频。

具体做法是，先设计带有一排三角孔的小硅芯片，当小三角孔与大三角孔指向相反方向，光波就能得到 “拓扑保护”，最终让太赫兹芯片实现无差错地传输信号，还能让太赫兹芯片对此前硅芯片可能出现的任何制造缺陷免疫，就像“打了疫苗一样”。

图 | 用三角孔来实现 “拓扑保护”（来源：Nature Photonics ）

是实现 6G 的关键技术，比 5G 快 10 到 100 倍

本次 NTU 太赫兹芯片的诞生，标志着人类在太赫兹光谱区域，首次实现光子拓扑绝缘体。这意味着更多的光子拓扑绝缘体太赫兹，将可以互连集成到无线通信设备中，从而为 6G 通信提供前所未有的每秒 TB 级的速度，其比 5G 还要快 10 到 100 倍。