Пречупващ светлина микрочип може да е крачка към свръхмощни квантови компютри
Последвайте ни в Google News Showcase
За пръв път учени са постигнали неопределено високи скорости в микрочип, пише Live Science, цитиран от "Фокус". Постижението няма да направи възможни по-бързи от светлината космически кораби, но пречупващата светлина технология зад изобретението може да доведе до базирани на светлина микрочипове и разработка на мощни квантови компютри, посочват изследователите.
Във вакуум светлината се движи със скорост около 1.08 милиарда километра в час. Теоретично това е най-високата постижима скорост, с която материята или енергията могат да пътуват. Надхвърлянето на това ограничение би довело до невъзможни резултати като пътуване през времето, според Теорията за относителността на Айнщайн. В известен смисъл обаче науката е преодоляла тази бариера от десетилетия.
Можем да си представим светлинния импулс като група от вълни. Енергията на тази група се увеличава и намалява през пространството, образувайки гребен. Ако светлинен импулс достигне материал, който абсорбира, пречупва или разсейва светлина, вълните в тази група взаимодействат една с друга, насочвайки гребена напред. Това може да увеличи скоростта в гребена, наричана фазова скорост, над скоростта на светлината.
При т.нар. материали с нулев индекс, светлината престава да бъде поредица от движещи през пространството гребени и бразди. Вместо това в материалите с нулев индекс светлината е или само гребени или само бразди, простирайки се в неопределени дължини на вълната и пренасяйки се с неопределени скорости.
Тези ефекти не водят до това енергията в групата да се движи по-бързо от светлината, така че Теорията на относителността не е оборена, отбелязват изследователите. Променените импулси се изкривяват с увеличаване на скоростта, затова теоретично е невъзможно да се изпрати полезна информация със скорости по-високи от тази на светлината.
Материалите с нулев индекс биха могли да имат вълнуващи приложения по отношение на контролирането на светлината. Както електронните устройства насочват електрони във вериги, например, фотонните устройства ще манипулират светлина. Електроните в електронните компоненти се движат значително по-бавно, тъй като електроните срещат съпротивлението на металните жички, което води и до загуба на енергия. Фотонните устройства не само ще функционират много по-бързо, но и няма да се нагряват, което означава, че ще могат да се подреждат заедно в по-компактни и по-мощни компютри.
Сега, учени за пръв път са успели да интегрират материал с нулев индекс в микрочип. Изследователите са създали нов метаматериал - изкуствен материал, чиято структура взаимодейства със светлината и я манипулира по нов начин. Метаматериалът се състои от мрежа от силициеви колони, вградени в мека пластмаса и облечени в отразителен златен филм. Материалите с нулев индекс, който могат да се поставят в чип биха могли да помогат при разработката и на квантови компютри, извършващи теоретично повече изчисления за един миг, отколкото са атомите във Вселената. Квантовите компютри се базират на явлението, при което две или повече частци се държат така, сякаш са свързани, независимо от разстоянието. Чрез разтягане на дължината на светлинните вълни до неопределени стойности материалите с нулев индекс биха могли да “свързват” дори отдалечени частици, казва Филип Муноз от Харвардския университет, който е един от авторите на изследването.
