Med hjälp av en vågledare av förångad rubidium har amerikanska forskare lyckats få ner ljushastigheten 1200 gånger, vid rumstemperatur, på en halvledarkrets. Framsteget öppnar möjlighet för helt optiska kommunikationsnät med extremt låg strömförbrukning.– Det som krävs för praktiska tillämpningar är möjligheten att implementera tekniken på en plattform som kan massproduceras och som fungerar vid minst rumstemperatur, och det är vad vårt chips uppfyller, säger projektledaren Holger Schmidt, professor vid Baskin School of Engineering på University of California i ett pressmeddelande.
Om ljuset kan förmås att gå långsamt så behöver signalerna från optiska fibrer inte omvandlas till elektriska signaler för att behandlas.
– Det enklaste exemplet är att långsamt ljus kan utgöra en databuffert eller en avstämbar signalfördröjning i ett optiskt nät. Men vi siktar långt bortom sådant. På sikt kan vi använda tekniken för att skapa helt optiska switchar, detektorer för enskilda fotoner, kvantminnen och andra spännande möjligheter. säger Schmidt.
Den centrala delen i chipset är en rubidiumånga som inneslutits i en optisk vågledare. Denna är i sin tur integrerad på ett kiselchips med konventionell teknik. I rubidiumångan uppstår kvantinterferens vid rumstemperatur, något som tidigare inte visats vid så hög inbromsning av ljuset.
En annan effekt som detta chips uppvisar är förmågan att enkelt variera ljushastigheten.
– Det räcker med att ändra effekten på styrlasern, säger Schmidt.
Styrlasern förändrar de optiska egenskaperna hos rubidiumångan. Kombinationen av styrlasern och signallasern omvandlar elektronerna i rubidiumatomerna till något forskarna benämner koherent superpositionering av två kvanttillstånd. Vilket på någorlunda ren svenska betyder att de intar två olika tillstånd samtidigt. Det långsamgående ljuset skapas då tack vare en effekt kallad elektromagnetiskt inducerad transparens.
– Normalt absorberar rubidiumångan ljuset från signallasern, så ingenting passerar. Men när styrlasern slås på – vips blir materialet transparent och signalpulsen når igenom, med signfikant lägre hastighet, förklarar Schmidt.
Resultaten finns publicerade i tidskriften Nature Photonics (länk). Det är enligt forskarna första gången som en någon demonstrerat elektromagnetiskt inducerad transparens och långsamt ljus i en fristående kiselkrets.
Bilden visar en fyrtums kiselskiva med 32 atomspektroskopiceller. Foto: University of California