Forskare har upptäckt nya partiklar som kan ligga till grund för en framtida teknologisk revolution baserad på fotoniska kretsar och leda till utvecklingen av ultrasnabba beräkningsmetoder baserade på ljus. Beräkningen idag är baserad på elektronik, där elektroner används för att koda och bära information. På grund av vissa grundläggande begränsningar, såsom energiförlust under resistiv uppvärmning, förväntas det att fotoner kommer att ersätta elektroner och det kommer att finnas futuristiska datorer baserade på ljus som kommer att vara mycket snabbare och effektivare än elektroniska.
Fysiker vid University of Exeter har tagit ett viktigt steg mot detta mål genom att upptäcka nya partiklar som är halva ljusa, halva materien och som ärver ett antal anmärkningsvärda egenskaper från grafen.
Vad kommer att ersätta elektronik?
Forskarnas upptäckt öppnar dörren till utvecklingen av fotonkretsar som använder alternativa partiklar kända som masslösa Dirac-polaritoner för att överföra information istället för elektroner.
Dirac polaritons har sitt ursprung i honungskaka metasytor, som är ultratunna material konstruerade med nanoskala strukturer som är mycket mindre än ljusets våglängd.
En unik egenskap hos Dirac-partiklar är att de efterliknar masslösa relativistiska partiklar, vilket gör att de kan resa mycket effektivt. Detta faktum gör grafen till ett av de mest ledande materialen som man känner till.
Trots de ovanliga egenskaperna hos sådana material är de emellertid extremt svåra att kontrollera. I grafen är det till exempel omöjligt att slå på och stänga av elektriska strömmar med en enkel elektrisk potential, vilket begränsar den potentiella användningen av grafen i elektroniska apparater. Denna grundläggande brist - brist på anpassning - har framgångsrikt övervunnits av fysiker vid University of Exeter.
Kampanjvideo:
Forskare har visat att genom att bädda in bikakemetasytor mellan två reflekterande speglar och ändra avståndet mellan dem, är det möjligt att ställa in de grundläggande egenskaperna hos Dirac-polaritoner på ett enkelt, kontrollerbart och reversibelt sätt. Detta uppnåddes också eftersom Dirac-polaritoner är en blandning av ljus- och materialkomponenter. Det är denna hybridkaraktär som gör det möjligt att ställa in sina grundläggande egenskaper genom att endast manipulera ljuskomponenten, vilket inte kan göras i grafen.
