Forskere dokumenterer en kvantespinbølge for lys

Forskere ved Purdue University har skabt en kvantespinbølge for lys. Dette kan være en informationsbærer for fremtidige nanoteknologier, men med et unikt twist:de flyder kun i én retning.

Artiklen "Ensrettede Maxwellske spinbølger, " af Todd Van Mechelen og Zubin Jacob er blevet offentliggjort i open access-tidsskriftet Nanophotonics på degruyter.com.

Informationsteknologier på nanoskala er afhængige af at manipulere partikler som elektroner og fotoner. elektronen, som er ladningsbærer (elektricitet), er en fermion, mens fotonen, som er langdistancetransmitter af information, er en boson.

Den vigtigste forskel mellem en fermion og en boson er bogstaveligt talt, hvordan de "spin". Selvom elektronspin er meget brugt i kommercielle nanoteknologier såsom magnetiske hukommelser, optisk spin er først for nylig blevet en grundlæggende frihedsgrad inden for nanofotonik med mulige anvendelser inden for fiberoptik, plasmonik, resonatorer og endda kvantemetrologi. Denne eksplosion af forskning i optisk spin skyldes de bemærkelsesværdige træk ved stærkt afgrænsede elektromagnetiske bølger. På nanoskala, spin og lysets bevægelsesretning er iboende låst til hinanden.

Forskerne brugte mange designs til at opnå denne adfærd, i særdeleshed, en grænseflade af spejlsymmetriske gyrotrope medier, illustreret på den medfølgende figur. Gyrotropi er en form for materialerespons på lysbølger, der overfører elektroners rotationsadfærd til fotoner (vist med cirkulære pile).

"Vores forskning åbner mulighed for nye applikationer, hvor enheder kommunikerer information i én retning, men blokerer den fuldstændigt omvendt. Dette er vigtigt for sikker funktion af højeffektenheder samt for at reducere interferens mellem transmitterede/modtagne elektromagnetiske signaler fra mobiltelefoner antenner, " sagde Zubin Jacob.