Ученые научились управлять светом на наноуровне

Исследователи из Гарвардского университета заявили о создании способа управления светом на наноуровне, который может привести к созданию фотонных телекоммуникаций (вместо современных электронных).

Как сообщается, команда исследователей разработала метаматериал из кремниевых опор, заключённых в полимер и обёрнутых золотой плёнкой, которая снижает коэффициент преломления до нуля. Говоря русским языком, это означает, что световая волна может проходить этот материал со скоростью, стремящейся к бесконечности, при этом не нарушая известные законы физики.

Как такое может быть? Свет, проходящий через этот метаматериал, всё равно движется со скоростью 299 792 458 метров в секунду, являясь самой быстрой вещью во Вселенной. Тем не менее скорость света можно также измерить скоростью его волны — скоростью, с которой перемещаются пики световой волны. Скорость волны света показывает, насколько она растянута (или сжата) при движении света сквозь материю. К примеру, если вы пропустите луч света сквозь воду, световая волна немного «сожмётся» из-за того, что плотность жидкости больше плотности атмосферы Земли. И наоборот, если вы посветите фонариком со дна бассейна, длина его волны растянется, как только свет достигнет поверхности. В описанном случае коэффициент преломления равен 1,3.

Теперь, когда у нас есть материал с коэффициентом преломления, равным нулю, начинают происходить странные вещи. Когда свет проходит сквозь такой материал, его волна бесконечно растягивается, создавая прямую линию, где осцилляции происходят во временных промежутках, а не пространственных. Такое «распрямление» волны света позволяет легко управлять светом без потерь энергии. Промышленный потенциал открытия — от телекоммуникаций до квантовых компьютеров — практически бесконечен.

«В квантовой оптике мы сможем заставить квантовые эмиттеры выпускать фотоны, которые всегда находятся в одной фазе, — говорит Филипп Муноз, один из авторов исследования. — Применение нашего материала также поможет управлять запутанностью между квантовыми частицами, поскольку световые волны будут распространяться максимально эффективно».

Тем не менее пока неизвестно, когда эта революционная технология покинет стены лаборатории и начнёт использоваться на практике.