El primer material con un índice de refracción de 0

Por primera vez, los físicos han desarrollado un metamaterial con un índice de refracción de luz cero. Esto puede conducir a la creación de una nueva clase de computadoras ópticas (fotónicas) , en las cuales la información se transmite a una velocidad extremadamente alta.

El nuevo metamaterial le permite superar las limitaciones de los diseños existentes de computadoras fotónicas, en las cuales los fotones resultantes deben convertirse en electrones, por lo que se pierde toda la ventaja de velocidad. Aquí, los fotones pueden manipularse de todas las formas y hacer diferentes cosas inusuales con ellos.

"La luz suele ser difícil de comprimir o procesar", dice Eric Mazur, de la Universidad de Harvard, autor líder del trabajo científico, "pero este metamaterial le permite procesar la luz cuando se transfiere de un chip a otro: comprimirlo, doblarlo, girarlo, cambiar el diámetro haz de la macro a la nanoescala ".

El metamaterial está hecho de columnas de silicio incrustadas en una matriz de polímero y envueltas en una película de oro.



Según los autores, las ondas de luz en el material viajan "infinitamente rápido" sin violar las leyes de la física. Por supuesto, por "infinito" entendemos la velocidad de fase de la onda, y no la velocidad real de la luz.



Todo el mundo sabe que la velocidad de la luz en el vacío es de 299,792,458 metros por segundo. Pero todavía hay un indicador comovelocidad de fase : la velocidad de las crestas de onda en el espacio a lo largo de una dirección dada. Por ejemplo, cuando las ondas de luz pasan del aire al agua, se aplanan (comprimen) en aproximadamente un 30%. Es decir, la velocidad de fase disminuye en un 30%, respectivamente, el índice de refracción del agua es de aproximadamente 1.3.

¿Qué sucede en el metamaterial con un índice de refracción cero? En pocas palabras, suceden cosas bastante extrañas. La onda de luz, por así decirlo, se endereza, desaparecen los picos y los canales, se convierte en una línea recta, cuyas fluctuaciones son un factor de tiempo, no de espacio. El enderezamiento de las olas facilita la manipulación sin perder energía. Teóricamente, tales características significan el potencial casi infinito de utilizar un nuevo metamaterial en la industria: desde telecomunicaciones hasta computación cuántica. Por ejemplo, los emisores cuánticos en un entorno donde no hay avance de fase pueden emitir fotones que siempre están bloqueados entre sí, dicePhilip Muñoz, uno de los autores del trabajo científico: "También puede mejorar el enredo entre los bits cuánticos, porque las ondas de luz entrantes tienen una longitud infinita y se propagan eficientemente en el medio, lo que hace posible mantener el enredo incluso para partículas ubicadas lejos unas de otras".

El trabajo científico "Metamateriales de índice cero en chip" se publicó el 19 de octubre de 2015 en la revista Nature Photonics ( pdf ).

Source: https://habr.com/ru/post/es385765/