Światło jak elektron, elektron jak światło

Naukowcy z Imperial College London twierdzą, że możliwe jest stworzenie nowej formy światła poprzez powiązanie światła z pojedynczym elektronem. Ma to pozwolić nie tylko na stworzenie komputerów optycznych ale również na badanie zjawisk kwantowych w widzialnej skali.

Gdy światło pada na jakiś materiał fotony wchodzą w interakcję z olbrzymią liczbą elektronów. Jednak teoretyczne obliczenia wykazały, że możliwe jest wykorzystanie izolatorów topologicznych tak, by światło weszło w interakcje z pojedynczym elektronem. Wówczas doszłoby do takiego połączenia światła i elektronu, że powstałaby nowa forma światła wykazująca właściwości zarówno fotonów jak i elektronów. Na przykład takie światło nie podróżowałoby, jak zwykle, po linii prostej, ale mogłoby poruszać się tak, jak elektron.

Zespół doktora Vincenzo Gianniniego przeprowadził modelowanie zachowania się światła i nanocząstki wykonanej z izolatora topologicznego. Wykazało ono, że gdy doszłoby do takiej interakcji, światło nabyłoby nieco właściwości elektronu, a elektron - światła. Gdy elektrony przemieszczają się wzdłuż jakiegoś materiału, zatrzymują się, gdy materiał ten ma defekt. Z modeli zespołu Gianniniego wynika, że elektron skojarzony ze światłem podróżowałby dalej, mimo niedoskonałości materiału. Dzięki temu można by stworzyć miniaturowe obwody fotoniczne, które byłyby znacznie bardziej odporne na wszelkie niedoskonałości niż dzisiejsze układy elektroniczne.

Wyniki naszych badań będą miały olbrzymie znaczenie dla naszego sposobu postrzegania światła. Izolatory topologiczne zostały odkryte w ubiegłej dekadzie, a już teraz poznajemy dzięki nim nowe zjawiska i możemy badać istotne idee fizyczne - mówi doktor Giannini. Zdaniem uczonego najnowsze odkrycie pozwoli też na takie skalowanie światła, że znacznie łatwiej niż obecnie będzie można obserwować zjawiska kwantowe.

elektron foton światło izolator topologiczny