發現和理論描述物質的新量子態，是維爾茨堡朱利葉斯-馬克西米利安大學理論凝聚態物理教授羅尼·托馬萊的主要研究目標，併為一種新的物理現象發展一種理論，然後激發新的實驗，尋求這種效應，這是理論物理學家實踐中最重要的時刻之一。在理想情況下，這樣的效果甚至會釋放意想不到的技術潛力。所有這些都與托馬萊現在與羅斯托克大學亞歷山大·沙梅特教授的光學實驗小組，一起進行的一個專案結合在一起。

其專案研究“光學漏斗”成果現已發表在《科學》期刊上，研究已經設法實現了一種稱之為‘光漏斗’的效果，通過這種新的效應，10公里光纖中的光可以聚集在導線中一個特定的選擇點。這一現象背後的機制，是托馬萊在2019年為其貢獻了相關理論工作的所謂“非厄米特面板效應”(Non-Hermitian Skin Effect)。具體地說，托馬萊的研究使人們能夠理解由物質拓撲態設定框架中的集膚效應，拓撲物質已發展成為當代物理學最具活力的研究領域之一。

在維爾茨堡，該領域由戈特弗裡德·蘭德韋爾和克勞斯·馮·克利津(諾貝爾獎獲得者1985年)的半導體研究開創，在過去的十年裡，勞倫斯·W·莫倫坎普(Laurens W.Molenkamp)繼續了這一研究。“拓撲”一詞源於古希臘語中的“研究”和“地點”，它最初是一門以數學為主的學科，現在已經廣泛傳播到物理領域，包括光學。它們與其他合成物質平臺一起，形成了一個更廣泛的方向，即拓撲超材料，研究人員期待著未來的根本性技術創新。

在這裡，物理學家並不完全求助於自然給出的材料和化學成分。相反，開發了由量身定做的人工自由度組成的新合成晶體。關於研究開發的光漏斗，所選擇的平臺是沿著光纖傳導光，但同時允許詳細的空間分辨操作的光纖。漏斗實現的光積累，可能是提高光學探測器靈敏度的基礎，從而實現前所未有的光學應用。然而，光漏斗只是個開始，在這個階段，研究人員已經在研究拓撲光子學領域的許多新想法及其潛在的技術應用。

高靈敏度光學探測器

托馬萊教授堅信，維爾茨堡為追求這一研究方向提供了極好的環境。這一點在聯合授予伍茲堡分校和德累斯頓分校的卓越叢集“ct-qmat”中得到了體現。“ct-qmat”研究的一個主要支柱是圍繞合成拓撲物質展開，這一點得到了維爾茨堡托馬萊教授所做研究的有力支援。位於羅斯托克的亞歷山大·沙梅特周圍的研究團隊被有機地整合到“ct-qmat.”中，展示了這種卓越叢集對尖端研究的刺激影響。

參考期刊《科學》