De essentie van de technologie - waarbij een object even nodig heeft om te reageren op de energie die erop wordt geplaatst - is een hoofdbestanddeel van tekenfilms zoals Roadrunner, waar personages van kliffen rennen en een moment in de lucht doorbrengen voordat ze vallen.

Wetenschappers hopen dat hun ontdekking, gedetailleerd in een studie gepubliceerd door Natuurfotonica , zal leiden tot de ontwikkeling van meer opwindende technologieën zoals signaalmodulatoren voor terahertz (THz) -stralen - dat deel uitmaakt van het elektromagnetische spectrum tussen zichtbaar/infrarood licht en radio/microgolven.

Silicium wordt veel gebruikt om microgolfsignalen te verzenden voor mobiele communicatie, maar het is erg slecht in het verzenden van zichtbare lichtsignalen. Het team ontdekte dat de standaard onzuiverheden die in gewone computerchips worden gestrooid om transistors te maken, de stroom van THz-fotonen veel efficiënter kunnen regelen dan bijna al het andere. Dit heeft het dubbele voordeel dat het mogelijk een nieuwe methode van chip-to-chip-communicatie met silicium mogelijk maakt, momenteel alleen mogelijk met veel duurdere materialen, maar ook om mobiele communicatie naar een veel hogere frequentie te duwen en de overdracht van meer gegevens mogelijk te maken.

Het signaalmodulatie-effect werkt door twee of meer fotonen te gebruiken, die elk afzonderlijk ongehinderd door het silicium konden gaan, en pas als ze samen aankomen, worden ze geabsorbeerd. Het eerste foton werkt als een schakelaar - de aanwezigheid of afwezigheid ervan bepaalt wat er met de anderen zal gebeuren. De vangst is dat het tweede foton bijna gelijktijdig moet zijn met het eerste, wat betekent dat de intensiteit van de stralen echt hoog moet zijn. De onderzoekers probeerden THz-fotonen te gebruiken in plaats van de infraroodfotonen die bij alle eerdere pogingen werden gebruikt, en ontdekten dat ze konden overstappen met een duizenden malen lagere intensiteit dan ooit tevoren.

Professor Ben Murdin van de Universiteit van Surrey zei:"Het is net als wanneer Wile E. Coyote de Roadrunner achtervolgt en van de rand van een klif gaat - er is altijd een moment voordat de natuurkunde wakker wordt en zich realiseert dat hij te veel potentiële energie heeft en hij valt. Tijdens deze 'coyote-tijd' (zoals gamers het noemen) kan soms iets anders in werking treden, zoals een raket of een steen of een sprong. Dat is precies hoe het onzekerheidsprincipe van Heisenberg hier werkt - er is een beetje 'coyote-tijd' na de eerste fotonentreffers waarbij het molecuul niet weet welke energie het zou moeten hebben, maar hoe meer energie het probeert te negeren, hoe minder coyotetijd beschikbaar is.

"We ontdekten dat met terahertz light de coyotetijd van silicium veel is, veel langer, wat betekent dat dit soort fotonenschakelaar veel efficiënter is dan al het andere dat we kennen. De resultaten laten zien dat silicium een ​​volledig nieuw leven kan krijgen, nieuwe manieren bieden om informatie te controleren met licht in plaats van elektrische stroom, wat betekent veel snellere computers en communicatie met een hogere bandbreedte."