O primeiro material com um índice de refração de 0

Pela primeira vez, os físicos desenvolveram um metamaterial com um índice de refração zero da luz. Isso pode levar à criação de uma nova classe de computadores ópticos (fotônicos) , nos quais as informações são transmitidas em velocidade extremamente alta.

O novo metamaterial permite que você supere as limitações dos projetos existentes de computadores fotônicos, nos quais os fótons resultantes devem ser convertidos em elétrons, por causa dos quais todas as vantagens de velocidade são perdidas. Aqui, os fótons podem ser manipulados de todas as formas e fazer diferentes coisas incomuns com eles.

“Geralmente, a luz é difícil de compactar ou processar”, diz Eric Mazur, da Harvard University, principal autor de trabalhos científicos, “mas esse metamaterial permite processar a luz ao transferir de um chip para outro: comprima, dobre, torça, altere o diâmetro feixe da macro para a nanoescala ".

O metamaterial é feito de colunas de silicone embutidas em uma matriz polimérica e envolvidas em uma película de ouro.



Segundo os autores, as ondas de luz no material viajam "infinitamente rápido" sem violar as leis da física. Obviamente, por "infinito" queremos dizer a velocidade da fase da onda, e não a velocidade real da luz.



Todo mundo sabe que a velocidade da luz no vácuo é de 299.792.458 metros por segundo. Mas ainda existe um indicador comovelocidade de fase - a velocidade das cristas de onda no espaço ao longo de uma determinada direção. Por exemplo, quando o ar entra na água, as ondas de luz são achatadas (compactadas) em cerca de 30%. Ou seja, a velocidade da fase diminui em 30% - respectivamente, o índice de refração da água é de aproximadamente 1,3.

O que acontece no metamaterial com um índice de refração zero? Simplificando, coisas muito estranhas acontecem. A onda de luz, por assim dizer, é endireitada, os picos e vales desaparecem nela, transforma-se em uma linha reta, cujas flutuações são um fator de tempo, não de espaço. O endireitamento das ondas facilita a manipulação sem perder energia. Teoricamente, essas características significam o potencial quase infinito do uso de um novo metamaterial na indústria: das telecomunicações à computação quântica. Por exemplo, emissores quânticos em um ambiente onde não há avanço de fase podem emitir fótons que estão sempre bloqueados entre si, dizPhilip Munoz, um dos autores do trabalho científico: "Ele também pode melhorar o emaranhamento entre bits quânticos, porque as ondas de luz que chegam têm um comprimento infinito e se propagam eficientemente no meio, tornando possível manter o emaranhamento, mesmo para partículas localizadas longe umas das outras".

O trabalho científico "Metamateriais de índice zero no chip" foi publicado em 19 de outubro de 2015 na revista Nature Photonics ( pdf ).

Source: https://habr.com/ru/post/pt385765/