Optisk transistor styres med én foton
Den danske fysiker Anders Søndberg Sørensen har sammen med Mikhail Lukins forskergruppe på Harvard University i USA udviklet en teori for en optisk transistor, hvor det kun er en enkelt foton, der tænder eller slukker for et optisk signal. En transistor er en komponent, hvor et signal på en såkaldt gate-kontakt kan styre et kraftigere signal, der flyder gennem enheden. Den elektriske transistor har været kendt siden 1947, men i disse år arbejdes der intenst på optiske udgaver, hvor et optisk signal på gate-kontakten kan tænde og slukke for et andet optisk signal. En sådan optisk transistor vil være velegnet til alle former for optisk signalbehandling, men den er vanskelig at lave, fordi fotoner (lys) kun vekselvirker svagt indbyrdes. Og en optisk transistor, der kan styres med kun en enkelt foton, synes derfor som en næsten umulig opgave.
Løsningen er at koble fotoner fra en optisk bølgeleder over i en nanotråd, hvor energien fortsætter som en såkaldt plasmon - en elektromagnetisk bølge, som bevæger sig hen over overfladen. Siden hen kobles energien af overfladeplasmonerne tilbage i bølgelederen, hvor de fortsætter som almindelige fotoner. Undervejs påvirkes udbredelsen af overladeplasmonerne dog af et atom tæt på nanotråden. I en bestemt energimæssig tilstand tillader atomet plasmonerne at passere, i en anden tilstand reflekterer atomet plasmonerne. Atomet virker derfor som transistorens gate, og det smarte er, at det er muligt at skifte tilstanden, så den åbner og lukker for passagen i nanotråden ved hjælp af overfladeplasmoner, der skyldes kun en enkelt foton. Systemet bliver dermed den ultimative optiske transistor.
På Harvard har man begyndt indledende eksperimenter for at bekræfte teorien, og sammen med Ulrik Andersen og Peter Lodahl fra DTU vil Anders S. Sørensen også gerne lave eksperimenter på dansk jord.
»Vi skal dog først have fundet nogle penge, før vi for alvor kan gå i gang,« siger Anders S. Sørensen, der for nylig blevet belønnet med Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskabs sølvmedalje for sin forskning, som han udfører ved Dansk Center for Kvanteoptik på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet. Nature Physics online 26. august 2007.
