由阿尔托大学领导的国际研究小组找到了一条新的简单途径，可以通过定期改变材料特性来打破电磁世界中的互易定律。这一突破可以帮助创建高效的不可逆设备，例如紧凑型隔离器和循环器，这是下一代微波和光通信系统所需的。

当我们透过窗户看街上的邻居时，邻居也可以看到我们。这称为互惠，这是自然界中最常见的物理现象。在两个源之间传播的电磁信号始终受互易法则支配：如果源B可以接收到源A的信号，那么源A也可以以相同的效率接收源B的信号。

阿尔托大学，斯坦福大学和洛桑瑞士联邦理工学院（EPFL）的研究人员成功地证明，如果传播介质的特性定期随时间变化，则互易定律可以被打破。传播介质是指光和电磁波在其中存活并从一个点传播到另一个点的材料。

该小组从理论上证明，如果将介质成形为不对称结构，并且其物理特性随时间全局变化，则源A生成的信号可以被源B接收，但反之则不能。由于源B无法接收到来自源B的信号，因此这产生了很强的不可逆效果。

“这是物理和工程界的重要里程碑。阿尔托大学的博士后研究员Xuchen Wang说：“我们需要在多种应用中使用单向光传输，例如稳定激光操作或设计未来的通信系统，例如具有增加通道容量的全双工系统。

以前，产生不可逆的效果需要外部磁体偏置，这会使设备体积大，温度不稳定，有时与其他组件不兼容。新发现提供了最简单，最紧凑的方式来打破电磁互易，而无需笨重的磁铁。

“这种“仅时间”的变化使我们能够设计简单紧凑的材料平台，该平台能够单向传输甚至放大。” Xuchen解释说。

该结果已在2020年12月22日的《物理评论快报》中进行了报告。该研究已获得芬兰科学院，欧盟VISORSURF项目下的Horizon 2020未来新兴技术电话（FETOPEN-RIA），芬兰技术促进基金会以及欧洲研究基金会的资助。美国空军科学研究所MURI项目（授权号FA9550-18-1-0379）。