Crédito:Suus van den Akker
Pesquisadores do instituto FOM AMOLF e da Universidade do Texas em Austin criaram uma rua compacta de mão única para a luz. Isso é notável porque as ondas de luz geralmente podem se mover em ambas as direções dentro de um material. Os chips ópticos podem se beneficiar da nova funcionalidade, pois permite uma nova maneira de rotear dados codificados nos sinais de luz.
Os pesquisadores publicaram seus resultados em Nature Communications em 29 de novembro.
Como funciona?
Embora o efeito geralmente não seja perceptível, luz que atinge um objeto exerce uma pequena força, 'empurrando' levemente o objeto que ele ilumina. Em alguns casos, a luz pode até mesmo fazer com que um pequeno objeto se mova. Os pesquisadores usaram esse fato para produzir uma rua de mão única para a luz. Eles conseguiram isso capturando temporariamente a luz que passa através de uma fibra óptica em um anel perfeitamente formado com um diâmetro menor que o de um fio de cabelo humano. Em tal anel, a luz pode facilmente circular 100, 000 vezes, o que fortalece consideravelmente a força que exerce nas paredes. Como resultado, o anel se expande ligeiramente. Os pesquisadores posteriormente introduziram uma segunda onda de luz com uma cor ligeiramente diferente da primeira. Devido à interferência de ambas as ondas de luz, o anel vibra, mas apenas se as duas ondas se moverem pelo anel na mesma direção. Como o sistema foi projetado de tal forma que a fibra óptica só permite a passagem de luz se o anel vibrar, a luz da direção oposta é bloqueada.
Com a ajuda de uma fibra ótica (roxa), os pesquisadores conseguiram capturar a luz em um anel. Quando duas cores diferentes (vermelho e verde claro) começam a circular na mesma direção no anel, então o anel começa a vibrar. Como resultado disso, a luz pode passar. Como a luz verde escura se movendo na direção oposta não faz com que o anel vibre, a luz nessa direção é bloqueada. Crédito:Fundamental Research on Matter (FOM)
Aplicativo
Os princípios demonstrados podem ser muito importantes para garantir que a luz se mova na direção certa em chips ópticos. Os dados atuais já são amplamente transportados na forma de luz. O processamento de informações em circuitos ópticos em chips apresenta grandes vantagens em relação às alternativas eletrônicas, especialmente porque a luz usa muito menos energia. Contudo, um componente ausente nesses chips ópticos até o momento tem sido um isolador óptico:um componente que permite que as ondas passem em uma direção, mas bloqueia as ondas na outra direção, controlando assim o transporte de sinais. O experimento demonstra um protótipo de um isolador altamente compacto, que também pode ser ativamente ligado e desligado usando luz.
Teoria e pesquisa de acompanhamento
Os pesquisadores traduziram as observações de laboratório em uma teoria geral de 'isolamento optomecânico'. Esta teoria descreve e prevê que a implementação de tráfego unilateral será possível em uma ampla gama de sistemas diferentes. Isso inclui sistemas que permitem um processamento ainda mais rápido de sinais ópticos. Além disso, os pesquisadores demonstram que o isolador também pode funcionar com ondas de rádio, o que poderia tornar possível sua aplicação em futuros computadores quânticos.
