Μια ομάδα από τη Σχολή Φυσικής του Πανεπιστημίου του Κάρντιφ πυροδότησε φωτόνια, πάνω σε ένα μικρό πύργο από ημιαγώγιμο υλικό. Ένα φωτόνιο συγκρούεται με ένα ηλεκτρόνιο περιορισμένο σε μια ακόμη μικρότερη δομή εντός του πύργου, και αυτά τα δύο ταλαντώνονται για λίγο μεταξύ δύο καταστάσεων: του φωτός και της ύλης, προτού να αναδυθεί και πάλι το φωτόνιο.
Η ομάδα του Κάρντιφ έχει διεξαγάγει αυτό το πείραμα και με μεμονωμένα και με ζεύγη φωτονίων. Έδειξαν ότι με τα ζεύγη των φωτονίων αυξάνεται η συχνότητα της ταλάντωσης μεταξύ του φωτός και της ύλης σε σχέση με ατομικά φωτόνια. Τα ευρήματά τους μάλιστα συμφωνούν με τις θεωρητικές προβλέψεις που έγιναν για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1960.
Τα ευρήματα τους θα έχουν μακροπρόθεσμες επιπτώσεις για την τεχνολογία πληροφοριών και επικοινωνιών. Μπορεί μια μέρα να είναι δυνατόν να κατασκευαστούν λογικά συστήματα που να βασίζονται στην αλληλεπίδραση αυτών των σωματιδίων – γνωστά και ως κβαντικός υπολογισμός. Καθώς τα σωματίδια κινούνται γρηγορότερα και καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια από τα συμβατικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα των υπολογιστών, έτσι αυτή η διάταξη θα τους οδηγήσει σε πιο αποτελεσματική επεξεργασία των πληροφοριών.
Ωστόσο, τα τεχνικά προβλήματα που εμπλέκονται είναι ακόμη εξαιρετικά δύσκολα. Η ομάδα του Κάρντιφ χρησιμοποιεί ένα ημιαγωγικό σωλήνα διαμέτρου μόλις 1,8 μικρόμετρα. Αυτό διατηρείται σε θερμοκρασία περίπου -263 º C (δέκα βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν) και τα φωτόνια έχουν παγιδευτεί μέσα στον ημιαγωγικό σωλήνα για περίπου 10 picoseconds μόνο (1 πίκο = 10-12).
Ο καθηγητής Wolfgang Langbein, επικεφαλής της ομάδας μαζί με τον Δρ Jacek Kasprzak, του Εθνικού Κέντρου Ερευνών της Γαλλίας, δήλωσε: «Αυτή η αλληλεπίδραση μπορεί να παράγει μια σταθερή ροή φωτονίων, ενώ μπορεί επίσης να αποτελέσει τη βάση για μία λογική μεμονωμένων φωτονίων – η οποία απαιτεί το ελάχιστο ποσό της ενέργειας για να κάνουν λογική. Μακροπρόθεσμα, θα υπάρξουν επιπτώσεις σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένων των υπολογιστών, των τηλεπικοινωνιών και των συσκευών κρυπτογράφησης.
"Για να χρησιμοποιήσετε αυτή την τεχνολογία σε πραγματικούς υπολογιστές θα πρέπει να βελτιωθούν σημαντικά οι ιδιότητες στην θερμοκρασία δωματίου. Προς το παρόν δεν έχουμε σαφείς ιδέες πώς να το κάνουμε αυτό – αλλά νομίζω πως δεν είναι αδύνατο."
Οι διαπιστώσεις της ομάδας δημοσιεύθηκαν στο Nature Materials.
Η παγκόσμιας κλάσης δομή ημιαγωγών που χρησιμοποιήθηκαν στα πειράματα αναπτύχθηκαν στο Πανεπιστήμιο του Würzburg στη Γερμανία.
Από το Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ
Leave a Comment