Группа учёных из Университета Миннесоты создала миниатюрное устройство, с помощью которого впервые было продемонстрировано механическое управление перемещением отдельных фотонов. Результаты работы могут сыграть важную роль в разработке новых оптических устройств для вычислений и связи.
Механически инспирированное перемещение фотонов было осуществлено группой физиков во главе с Мо Ли (Mo Li) при помощи устройства, напоминающего по своей конструкции качели. Коромысло размером 50 × 0,7 мкм, закреплённое в середине, содержит на каждом из своих плеч массив углублений с фотонными кристаллами, представляющий собой оптическую ловушку для фотонов.
Учёные измеряли изменения положения коромысла, происходившие в результате захвата фотонов. Устройство получилось настолько чувствительным, что с его помощью оказалось возможным не только наблюдать захват отдельных фотонов, но и измерять их импульсы. При этом по ходу эксперимента исследователям удалось зафиксировать перенос фотонов с помощью «качелей».
Как объяснил Мо Ли, «когда мы заполняли фотоном ловушку на левой стороне и оставляли ловушку на правой пустой, в результате взаимодействия с фотоном начинались колебания качелей. При достаточно сильной осцилляции фотоны могли перетекать из заполненной ловушки в пустую в течение каждого цикла».
Чем сильнее колебания, тем больше фотонов перемещается за один цикл. Сейчас исследователи могут перемещать 1000 фотонов за цикл, но их итоговой целью является возможность транспортировать за один цикл только один фотон. Это позволит создавать микросхемы, в которых вместо электронов для передачи данных будут использоваться фотоны, что обеспечит более высокую скорость и меньшие энергетические затраты.
Результаты открытия, по мнению учёных, могут быть использованы для создания сверхчувствительных измерительных устройств, способных отслеживать перемещение транспортных средств, а также гироскопов, используемых для навигации.
