A Guangxi Egyetem és a Kínai Tudományos Akadémia tudósai kidolgoztak egy módszert, amely jelentősen lelassítja a fényt – mindez nem puszta érdekesség, hanem az eljárás forradalmasíthatja akár a számítástechnikát és az optikai kommunikációt is.

A fény fény vákuumban mért sebessége (299 792 kilométer/másodperc) jellemzően kissé lecsökken, amikor valami átlátszó anyagon hatol keresztül – ez a jelenség a két közeg határfelületén meg is hajlítja a fényt. A fénysebesség ennél drasztikusabb mérsékléséhez azonban speciális anyagokra, például fotonikus kristályokra vagy szuperhűtött kvantumgázokra van szükség. A mostani módszer alapja az elektromágnesesen indukált átlátszóság (EIT) – egy olyan jelenség, ami lehetővé teszi a fény sebességének jelentős lassítását. A folyamat során ugyanis lézerek segítségével manipulálják egy gáz elektronjait úgy, hogy az, amely eredetileg nem átlátszó (vagyis nem ereszti át a fényt), átlátszóvá válik. Magyarán a lézerfény immár képes áthatolni ezen a közegen, de közben jelentősen lelassul.

Az EIT alkalmazásának egyik fő vonzereje pontosan a fény lassításának a képessége, mivel ez új lehetőségeket nyit meg a fény és az anyag közötti kölcsönhatások terén, például a kvantuminformatikában vagy az optikai kommunikációban. Azonban a hagyományos EIT alkalmazása során egy jelentős hátrány is felmerül: a fény és energia nagyrésze elvész a folyamat során. Vagyis a fény ugyan tényleg áthalad a gázon, egy része azonban elnyelődik vagy szétszóródik, ami csökkenti a rendszer hatékonyságát.

A probléma megoldása érdekében a csapat egy új típusú anyagot vagy metafelületet tervezett, amely ultravékony szilíciumrétegekből áll. Ezek a metafelületek kiváló energiamegtartó és -kibocsátási képességeket mutatnak, és így jócskán felülmúlják a meglévő módszereket azáltal, hogy 10 000-red részére lassítják le a fényt, miközben az eddigi eljárásokhoz képest az ötödére csökkentik a fényveszteséget.

Az újítás a metaatomok aprólékos elrendezésében rejlik a metafelületen belül, amely példátlan szintű szabályozást tesz lehetővé a fény áthaladása felett. Ez az aprólékos kialakítás pedig amellett, hogy minimalizálja tehát az energiaveszteséget, utat is nyit a nanofotonikus chipeken a fejlett fény-anyag kölcsönhatások számára.

A fejlesztés így hatalmas ígéret: a szélessávú internet sebességének a növelésétől a kvantumszámítási technológiák fejlesztéséig hatással lehet a technológiai iparágra.

(Kép: Pixabay/qimono)