Поймать радугу – сделать оптический компьютер реальностью

Радугу поймать невозможно, но есть шанс захватить её внутри специально спроектированной решётки. Если эта технология сработает, успех произведёт революцию в вычислительной технике и телекоммуникационных сетях.



В существующих сетях и компьютерах сигналы могут быть преобразовываться из оптических в электрические и обратно. Устройства, использующие только оптические сигналы могли бы быть намного быстрее и более эффективными, но осуществить это можно только получив возможность останавливать или замедлять свет на время достаточное, чтобы выполнять необходимые вычисления или операции.
Свет замедляли и даже останавливали внутри специально сконструированных фотонных кристаллов. Однако эти кристаллы действуют лишь для очень узкого диапазона частот, а для любого практического устройства потребуется работа при комнатной температуре и в широком диапазоне частот.

В 2007 Ортвин Хесс (Ortwin Hess) из университета Суррея в г. Гилфорд, Великобритания, вместе с коллегами продемонстрировал, как можно захватывать свет, в теории, внутри конусообразного световода, сделанного из метаматериала, особого вещества, способного полностью преломлять свет. По мере сужения световода каждая частота света останавливалась в определённом месте, приводя к чему-то вроде пойманной в ловушку микроволновой радуги.

Но модель действовала лишь в диапазоне терагерц, это не подходит для компьютерной техники и телекоммуникаций.

Филберт Бартоли (Filbert Bartoli) и Киаокианг Ган (Qiaoqiang Gan) из Университета Ли в Бетлехеме, Пенсильвания, США, совместно с коллегами сделали тоже самое для радуг видимого и инфракрасного света.

Они смоделировали серебряную решётку длиной 25микрометров, в которой глубина решётки постепенно изменяется от 140 до 230 нанометров по всей длине, напоминая крошечные свирели. Свет входит в решётку и вступает во взаимодействие с поверхностными плазмонами – электромагнитные волны на поверхности металла. По мере того, как суммарные волны движутся к другому концу решётки, они замедляются, при этом разные частоты оказываются захваченными на разных точках вдоль решётки.



Многочисленный анализ показывает, что видимый свет в таком устройстве может храниться до нескольких пикосекунд, что существенно для многих приложений, говорит Хесс. “Это значительный шаг, приближающий нас к реальности”.