Hvis der for alvor skal fart på de mikrochips, der efterhånden sidder i alt lige fra pc’er til vaskemaskiner og biler, dur det ikke med elektriske signaler. De er simpelthen for langsomme.
Til gengæld er der intet, der er hurtigere end lyset, og derfor prøver forskerne at bruge lyspartikler – fotoner – i stedet for elektroner til at overføre information i chips.
På en optisk chip styres lyset igennem en struktur af huller. Forskerne på DTU Fotonik er med helt i front på dette område, og nu har de gjort en opdagelse, der kan vise sig at være vigtig for designet af fremtidens optiske chips.
De har nemlig fundet ud af, at orden og regelmæssighed ikke nødvendigvis er sagen, når man skal styre fotonerne og den måde, de vekselvirker med atomer.
I stedet kan en vis grad af uorden faktisk gøre de optiske chips mere effektive. Opdagelsen er beskrevet i det nye nummer af tidsskriftet Science.
Uorden fanger lyset
»Hvis man ikke gør sig umage, får man en uordnet struktur, og det har man hidtil set som et problem for optiske chips. Man har ment, at man skulle have en meget ordnet struktur for at kontrollere lyset; fange det eller have det til at udbrede sig i bestemte retninger,« fortæller lektor Peter Lodahl fra DTU Fotonik.
»Vi har vist, at man rent faktisk kan bruge imperfektioner til at fange lyset og få det til at vekselvirke bedre med atomer. Det er et grundvidenskabeligt gennembrud.«
Fotoner skal vekselvirke med atomer
Når hullerne sidder i en periodisk struktur vil de reflektere lyset meget effektivt. I den perfekte struktur vil lyset bare fare gennem den optiske chip, men det er faktisk ikke altid sagen. Hvis man skal udnytte lyset, skal det ind imellem vekselvirke med atomer.
»Vi har flyttet nogle af hullerne en lille smule,« siger Peter Lodahl. »Og så udbreder lyset sig ikke længere ned igennem bølgelederen. I stedet bliver det fanget i nogle små områder. Og vi vil gerne fange lyset, fordi vi vil have det til at vekselvirke med stof.«
Men vil DTU-forskernes opdagelse så føre til fantastiske nye opfindelser som for eksempel superhurtige kvantecomputer? Tja, det kan ikke udelukkes, men da der jo er tale om grundforskning, er Peter Lodahl naturligt nok forsigtig i sine udtalelser:
»Det er nok for tidligt at sige, om dette her vil være en ny “killer-teknologi”. På nuværende tidspunkt er det uklart, hvor grænserne for denne her nye teknologi ligger.«
Solceller og kvanteinformation
Peter Lodahl tør dog godt at gøre det en smule mere konkret: »Den mest oplagte anvendelse er inden for kvanteinformationsteknologi,« fortæller han. Her har man brug for fotonkilder, der udsender en enkelt foton ad gangen – og det kan for eksempel være en slags kunstige atomer, man kalder kvantepunkter
»Et kvantepunkt udsender én foton ad gangen. Og vi kan få kvantepunktet til at udsende fotoner 15 gange hurtigere,« siger Peter Lodahl. Og han peger også på solceller: »I en solcelle vil vi gerne absorbere så meget lys som overhovedet muligt. Og hvis vi fanger lyset, vekselvirker det mere med atomer, og solcellen bliver mere effektiv.«
