Ar jums kada nors kilo klausimas, dėl ko nenaudojame šviesos žinučių apdorojimui? Juk niekas negali keliauti greičiau už šviesą, ir nors didelė dalis interneto duomenų iš tiesų keliauja šviesos pavidalu optiniais laidais, telefonuose ir kompiuteriuose garsams, vaizdams bei kitai informacijai apdoroti naudojami elektronai, rašo qz.com.
Priežastis visada buvo ta pati: šviesos daleles (fotonus) valdyti kur kas sudėtingiau nei elektronus. Tačiau visai neseniai Harvardo universiteto fizikai žengė milžinišką žingsnį į priekį ir priartino mus prie ultra-greitų, ne elektros, o šviesos pagrindu veikiančių kompiuterių. Fizikų grupė, vadovaujama prof. Erico Mazuro, sukūrė medžiagą, kurioje šviesos fazinis greitis yra begalinis. Tyrimo rezultatus publikavo žurnalas „Nature Photonics“.
„Fazinis greitis yra begalinis – daug didesnis, be galo didesnis nei šviesos greitis“, – sako E. Mazuras. Žinoma, tai nereiškia, kad informacija perduodama viršijant šviesos greitį – tai prieštarautų reliatyvumo dėsniams. „Fazinis greitis“ nusako greitį, kuriuo juda bangos vienodos fazės taškai. O Harvardo mokslininkų sukurtoji medžiaga tokiems taškams leidžia judėti be galo greitai. Tai yra gana sunkiai logiškai suvokiama koncepcija, tačiau begalinis fazinis greitis reiškia begalinį bangos ilgį.
Šviesą galime įsivaizduoti kaip svyruojančią bangą, atstumas tarp jos vienodų keterų yra vadinamas bangos ilgiu. Jei jis yra begalinis tai iš esmės reiškia, kad banga erdvėje yra pastovi. Ji svyruoja ne erdvėje, o laike. Harvardo fizikai nustatė, kad esant tokioms ypatingoms sąlygoms manipuliuoti fotonais tampa visai nesudėtinga – juos galima sukioti. Kitaip tariant, šioje medžiagoje manipuliuoti šviesa tampa taip pat lengva, kaip manipuliuoti elektra. Elektromagnetinės bangos itin svarbios telekomunikacijose: „Jos yra visur. Telefonais galime kalbėti dėl to, kad mūsų aparatuose judantys elektronai sukuria bangas. Bangos keliauja iki ryšio paslaugų teikėjo antenos, kur vėl virsta elektronais, generuojančiais elektrinį signalą, kuris konvertuojamas į garso signalą“, – sakė E. Mazuras. Tai reiškia, kad šio atradimo komercinio pritaikymo galimybės yra milžiniškos. Nors dar neturėtume tikėtis po kelių metų dirbti šviesos pagrindo kompiuteriais, nes esama ir kitų kliūčių, kurias mokslininkams teks įveikti, bet prof. E. Mazuras su kolegomis įveikė vieną didžiausių iššūkių.
„Paprastai su šviesa reikia elgtis labai atsargiai ir spausti ją labai iš lėto. O su mūsų medžiaga šie apribojimai visiškai išnyksta. Šviesą galima lankstyti, spausti, sukti“, – sakė fizikas. Kvantinėje fizikoje suspausta šviesos būsena yra vadinama tokia kvantinė šviesa, kurioje yra labai mažai triukšmo, todėl tai yra svarbu optiniams kompiuteriams. O susukta šviesa yra labai svarbi kriptografiniams ateities kompiuterių taikymams. Tokios technologijos pagrindu veikiantys kompiuteriai ir telefonai informaciją galėtų apdoroti milijonus kartų sparčiau. O kadangi šviesa energijos požiūriu yra gerokai taupesnė už elektronus (mat pastarieji linkę energiją eikvoti generuodami šilumą), būtų laimima ir akumuliatorių veikimo trukmės požiūriu.
Taigi, nors jau dabar galime žinutes perduoti panaudoti šviesą, tos pačios šviesos panaudojimas ir žinučių apdorojimui viską pagreitintų daugybę kartų.
