I ricercatori dell'istituto FOM AMOLF e dell'Università del Texas ad Austin hanno creato una strada compatta a senso unico per la luce. Ciò è notevole perché le onde luminose possono generalmente muoversi in entrambe le direzioni all'interno di un materiale. I chip ottici potrebbero beneficiare della nuova funzionalità, in quanto consente un nuovo modo di instradare i dati codificati nei segnali luminosi.

I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati in Comunicazioni sulla natura il 29 novembre.

Come funziona?

Sebbene l'effetto non sia solitamente evidente, la luce che colpisce un oggetto esercita una piccola forza, 'spingendo' leggermente l'oggetto che illumina. In alcuni casi, la luce può anche far muovere un piccolo oggetto. I ricercatori hanno usato questo fatto per produrre una strada a senso unico per la luce. Ci sono riusciti intrappolando temporaneamente la luce che passa attraverso una fibra ottica in un anello perfettamente formato con un diametro inferiore a quello di un capello umano. In un tale anello, la luce può circolare facilmente 100, 000 volte, che rafforza notevolmente la forza che esercita sulle pareti. Di conseguenza, l'anello si espande leggermente. I ricercatori hanno successivamente introdotto una seconda onda luminosa con un colore leggermente diverso rispetto alla prima. A causa dell'interferenza di entrambe le onde luminose, l'anello vibra, ma solo se le due onde si muovono attraverso l'anello nella stessa direzione. Poiché il sistema è stato progettato in modo tale che la fibra ottica lascia passare la luce solo se l'anello vibra, la luce proveniente dalla direzione opposta è bloccata.

Applicazione

I principi dimostrati potrebbero essere molto importanti per garantire che la luce si muova nella giusta direzione nei chip ottici. I dati attuali sono già in gran parte trasportati sotto forma di luce. L'elaborazione delle informazioni in circuiti ottici su chip presenta importanti vantaggi rispetto alle alternative elettroniche, soprattutto perché la luce utilizza molta meno energia. Però, un componente mancante su questi chip ottici fino ad oggi è stato un isolatore ottico:un componente che consente alle onde di passare in una direzione, ma blocca le onde nell'altra direzione, controllando così il trasporto dei segnali. L'esperimento dimostra un prototipo di un isolatore altamente compatto, che può anche essere acceso e spento attivamente utilizzando la luce.

Teoria e ricerca di follow-up

I ricercatori hanno tradotto le osservazioni di laboratorio in una teoria generale di "isolamento optomeccanico". Questa teoria descrive e prevede che l'implementazione del traffico a senso unico sarà possibile in un'ampia gamma di sistemi diversi. Ciò include sistemi che consentono un'elaborazione ancora più rapida dei segnali ottici. Per di più, i ricercatori dimostrano che l'isolatore potrebbe funzionare anche per le onde radio, che potrebbe rendere possibile la sua applicazione nei futuri computer quantistici.