Om futuristische technologieën zoals kwantumcomputers te ontwikkelen, wetenschappers zullen manieren moeten vinden om fotonen te controleren, de basisdeeltjes van licht, net zo precies als ze al elektronen kunnen sturen, de basisdeeltjes in elektronische informatica. Helaas, fotonen zijn veel moeilijker te manipuleren dan elektronen, die reageren op krachten die zo eenvoudig zijn als het soort magnetisme dat zelfs kinderen begrijpen.

Maar nu, Voor de eerste keer, een door Stanford geleid team heeft een pseudo-magnetische kracht gecreëerd die fotonen nauwkeurig kan controleren. Op korte termijn, dit controlemechanisme zou kunnen worden gebruikt om meer internetgegevens via glasvezelkabels te verzenden. In de toekomst, deze ontdekking zou kunnen leiden tot de creatie van op licht gebaseerde chips die veel meer rekenkracht zouden leveren dan elektronische chips. "Wat we hebben gedaan is zo nieuw dat de mogelijkheden nog maar net beginnen te materialiseren, " zei postdoctoraal wetenschapper Avik Dutt, eerste auteur van een artikel over de ontdekking in Wetenschap .

Eigenlijk, de onderzoekers misleidden de fotonen - die intrinsiek niet-magnetisch zijn - om zich als geladen elektronen te gedragen. Ze bereikten dit door de fotonen door zorgvuldig ontworpen doolhoven te sturen op een manier die ervoor zorgde dat de lichtdeeltjes zich gedroegen alsof ze werden beïnvloed door wat de wetenschappers een "synthetisch" of "kunstmatig" magnetisch veld noemden.

"We hebben structuren ontworpen die magnetische krachten creëerden die in staat zijn om fotonen op voorspelbare en bruikbare manieren te duwen, " zei Shanhui Fan, een professor in de elektrotechniek en senior wetenschapper achter de onderzoeksinspanningen.

Hoewel nog in de experimentele fase, deze structuren vertegenwoordigen een vooruitgang op de bestaande manier van computergebruik. Het opslaan van informatie heeft alles te maken met het beheersen van de variabele toestanden van deeltjes, en vandaag, wetenschappers doen dit door elektronen in een chip aan en uit te zetten om digitale nullen en enen te creëren. Een chip die magnetisme gebruikt om het samenspel tussen de kleur van het foton (of het energieniveau) en de spin (of het nu met de klok mee of tegen de klok in reist) te regelen, creëert meer variabele toestanden dan mogelijk is met eenvoudige aan-uit elektronen. Die mogelijkheden zullen wetenschappers in staat stellen om te verwerken, veel meer gegevens opslaan en verzenden op op fotonen gebaseerde apparaten dan tegenwoordig mogelijk is met elektronische chips.

Om fotonen in de nabijheid te brengen die nodig is om deze magnetische effecten te creëren, de Stanford-onderzoekers gebruikten lasers, glasvezelkabels en andere kant-en-klare wetenschappelijke apparatuur. Door deze tafelbladstructuren te bouwen, konden de wetenschappers de ontwerpprincipes achter de effecten die ze ontdekten afleiden. Uiteindelijk zullen ze structuren op nanoschaal moeten maken die dezelfde principes belichamen om de chip te bouwen. Ondertussen, zegt fan, "We hebben een relatief eenvoudig nieuw mechanisme gevonden om licht te regelen, en dat is spannend."