Per sviluppare tecnologie futuristiche come i computer quantistici, gli scienziati dovranno trovare modi per controllare i fotoni, le particelle fondamentali di luce, esattamente come possono già controllare gli elettroni, le particelle fondamentali nell'informatica elettronica. Sfortunatamente, i fotoni sono molto più difficili da manipolare degli elettroni, che rispondono a forze semplici come il tipo di magnetismo che anche i bambini capiscono.

Ma ora, per la prima volta, un team guidato da Stanford ha creato una forza pseudo-magnetica in grado di controllare con precisione i fotoni. A breve termine, questo meccanismo di controllo potrebbe essere utilizzato per inviare più dati Internet tramite cavi in ​​fibra ottica. Nel futuro, questa scoperta potrebbe portare alla creazione di chip basati sulla luce che fornirebbero una potenza di calcolo molto maggiore rispetto ai chip elettronici. "Quello che abbiamo fatto è così nuovo che le possibilità stanno appena iniziando a materializzarsi, ", ha affermato lo studioso postdottorato Avik Dutt, primo autore di un articolo che descrive la scoperta in Scienza .

Essenzialmente, i ricercatori hanno indotto i fotoni, che sono intrinsecamente non magnetici, a comportarsi come elettroni carichi. Ci sono riusciti inviando i fotoni attraverso labirinti accuratamente progettati in modo tale che le particelle di luce si comportassero come se fossero sottoposte all'azione di quello che gli scienziati hanno definito un campo magnetico "sintetico" o "artificiale".

"Abbiamo progettato strutture che hanno creato forze magnetiche in grado di spingere i fotoni in modi prevedibili e utili, " ha detto Shanhui Fan, un professore di ingegneria elettrica e scienziato senior dietro lo sforzo di ricerca.

Pur essendo ancora in fase sperimentale, queste strutture rappresentano un progresso rispetto alle attuali modalità di calcolo. La memorizzazione delle informazioni consiste nel controllare gli stati variabili delle particelle, e oggi, gli scienziati lo fanno accendendo e spegnendo gli elettroni in un chip per creare zero e uno digitali. Un chip che utilizza il magnetismo per controllare l'interazione tra il colore del fotone (o il livello di energia) e lo spin (se viaggia in senso orario o antiorario) crea più stati variabili di quanto sia possibile con semplici elettroni on-off. Tali possibilità consentiranno agli scienziati di elaborare, archiviare e trasmettere molti più dati su dispositivi basati su fotoni di quanto sia possibile oggi con i chip elettronici.

Per portare i fotoni nelle vicinanze necessarie per creare questi effetti magnetici, i ricercatori di Stanford hanno usato i laser, cavi in ​​fibra ottica e altre apparecchiature scientifiche disponibili in commercio. La costruzione di queste strutture da tavolo ha permesso agli scienziati di dedurre i principi di progettazione alla base degli effetti che hanno scoperto. Alla fine dovranno creare strutture su nanoscala che incorporino questi stessi principi per costruire il chip. Intanto, dice Fan, "abbiamo trovato un nuovo meccanismo relativamente semplice per controllare la luce, ed è emozionante".