Computere, der foretager udregninger med lys i stedet for elektroner, er rykket et skridt nærmere virkeligheden med hjælp fra fysikere på Aarhus Universitet.
Aarhusianerne har nemlig fundet nogle principper i metoderne for langsomt lys, som de betegner som en milepæl for realisation af enkelt-foton transistorer og enkelt-foton 'gates' - og dermed mulighederne for at lave optiske computere.
Fysikerne udnytter et princip, der kaldes elektromagnetisk induceret transparens, som er det samme, som den danske fysiker Lene Vestergaard Hau fra Harvard University i USA benytter i sine eksperimenter med langsomt lys.
En krystal af kolde calciumioner kan udnyttes som en optisk transistor, hvor man med fotoner kan kontrollere og styre den mængde af andre fotoner, der kan slippe krystallen - på samme måde som en spænding på en gate-elektrode i en transistor kan styre den elektriske strøm gennem transistoren, skriver fysikerne fra Aarhus Universitet i en ny artikel i Nature Photonics.
Både et fast stof og en samling af frie partikler
Professor Michael Drewsen fra Aarhus Universitet har sammen med to af sine medarbejdere videreudviklet dette princip til at styre transmissionen af lys gennem en såkaldt Coulomb-krystal.
En Coulomb-krystal er samling af ioner - i det aktuelle tilfælde calciumioner - som er nedkølet til en temperatur nogle få tusindedele grader over det absolutte nulpunkt.
Den typiske afstand mellem ionerne i krystallen er omkring 10 mikrometer, hvilket er 100.000 gange større end afstanden mellem atomerne i normale faste stoffer. Det betyder, at Coulomb-krystallen på én gang er et fast stof og en samling af frie partikler.
Det giver Coulomb-krystallen en lang række særlige egenskaber.
En af dem er, at transmission af lys (fotoner) gennem krystallen kan reguleres med princippet for elektromagnetisk induceret transparens ved at tune egenskaberne for fotoner og ioner i krystallen i forhold til hinanden.
I et eksperiment har forskerne bl.a. vist, hvordan de kan tænde og slukke for passage af lys med en bølgelængde på 866 nanometer gennem krystallen ved at bruge et switching-signal bestående af fotoner med en bølgelængde på 850 nanometer.
Optisk computer
I en ren optisk kvantecomputer vil der være behov for et kunne regulere transmissionen af én enkelt foton med én anden enkelt foton.
Så langt er forskere endnu ikke nået.
De bruger op til 150.000 'kontrollerende' fotoner i deres eksperiment. De oplyser dog, at de allerede har ideer til, hvordan det samme kan opnås med 100 gange færre kontrollerende fotoner.
Dokumentation
Cavity electromagnetically induced transparency and all-optical switching using ion Coulomb crystals
