Naukowcy z Harvard University ogłosili niedawno, że ich prace nad sposobem manipulowania światła w nanoskali zakończyły się sukcesem. Ich wysiłki mogą pozwolić na istotne ulepszenie fotonicznych środków telekomunikacji (chodzi w znacznej mierze o światłowody). Zespół badaczy stworzył chipowy metamateriał zrobiony z kolumienek krzemowych osadzonych w polimerze i „owiniętych” cienką warstewką złota. Wykazuje on współczynnik załamania równy zero, co oznacza, że miejsca o tej samej fazie fali światła mogą rozchodzić się nieskończenie szybko.

Oczywiście światło przechodzące przez ten metamateriał wciąż porusza się z maksymalną szybkością 299 792 458 metrów na sekundę. Einstein miał rację – więcej „wyciągnąć” nie można, zabraniają tego prawa fizyki. Ale z prędkością fazową jest nieco inaczej.

Wartość ta jest zmienna w zależności od ośrodka rozchodzenia się fali. Przykładowo, gdy światło przechodzi przez wodę, jego prędkość fazowa zmniejsza się, wraz z „ścieśnianiem” długości fali. Gdy trafia do rzadszego ośrodka, wartość ta rośnie, podobnie jak prędkość fazowa. Współczynnik załamania wyraża, jak bardzo grzbiety fali zwalniają w ośrodku. Im wartość ta jest większa, tym materiał bardziej interferuje z propagacją grzbietów.

Najśmieszniej jest jednak, gdy współczynnik załamania osiąga wartość równą 0.

W takim ośrodku nie istnieje postęp fazy, przez co światło nie zachowuje się już jak fala biegnąca, która rozchodzi się w przestrzeni szeregiem grzbietów i dolin. Zamiast tego faza pozostaje stała, długość osiąga wartość nieskończoną, a sama fala oscyluje jedynie w funkcji czasu, a w funkcji przestrzeni już nie. Dzięki temu światło może być „rozciągane”, „ściskane”, czy „skręcane” bez transferu energii z materiałem. Rozchodzi się ono zatem z prędkością maksymalną. Podobnie jak niesiona przezeń informacja.

Odkrycie naukowców z Harvarda ma spory potencjał – może wpłynąć bowiem na rozwój komunikacji, czy komputerów kwantowych. Mogłoby to pozwolić na pełną transmisję w obwodach fotonicznych – obecnie stosowane falowody krzemowe nie pozwalają na efektywne „uwięzienie” energii. Inne możliwości to m.in emisja fotonów, które zawsze mają zgodne fazy, czy na przykład powiązanie znacznie odleglejszych kwantowych bitów. Nie wiadomo jednak, kiedy ta rewolucyjna technologia opuści laboratoria.

[źródło i grafika: egadget.com, seas.harvard.edu]

Spodobał Ci się ten artykuł? Podaj dalej!