Zhaoming Zhu, Daniel Gauthier en Robert Boyd beschrijven in het invloedrijke blad Science een simpele methode om licht tijdelijk om te zetten in een geluidsignaal. Dat werkt zich ruim 40.000 keer langzamer door een glasvezel dan de originele lichtpuls. Die staat daardoor tijdelijk in de wacht. Het experiment van Zhu’s team werkt met glasvezels en extra lichtpulsen die start- of stopsignalen geven. Veel eenvoudiger dan een eerdere oplossing van hoogleraar Lene Hau, die werkte met extreem koude wolkjes atomen.
Glasvezelkabels vervoeren informatie in de vorm van lichtsignalen. In de toekomst wordt zulke technologie misschien gebruikt in lichtcomputers, waar alle trage elektronica is vervangen door apparatuur die met lichtpulsen werkt.
Verstrooid
De opstelling van Zhu en collega’s bestaat uit een stuk glasvezel, waar een lichtpuls schiet. In de datacommunicatie stellen zulke lichtpulsen informatie voor. Zhu knalt vanuit de andere ingang van de glasvezel een tweede lichtpuls de kabel in. Waar de twee pulsen op elkaar botsen, reageren de lichtgolven op elkaar: Brillioun-verstrooiing. Alle energie in het lichtpakketje wordt omgezet in trillingen in de glasvezel: geluid. Dat reist een stuk trager door het materiaal dan licht. Wordt de geluidspuls beschoten met een tweede lichtpuls, dan verloopt het proces in omgekeerde volgorde en verschijnt het originele lichtpakket weer. Van licht naar geluid naar licht met twee flitsjes energie. Klinkt als een geinig maar nutteloos trucje, maar misschien wordt het ooit toegepast in een nieuwe generatie computers.
Van licht naar geluid en terug. (A) In een glasvezel reist een lichtpuls met informatie. Die wordt beschoten met een tweede lichtpuls, de schrijfpuls die de informatie in het licht wegschrijft. (B) De botsende lichtpulsen verstoren elkaar en brengen de glasvezel aan het trillen; geluidsgolfjes die de informatie uit de oorspronkelijke lichtpuls bevatten. © Geluidsgolven worden beschoten met een lichtpuls, de leespuls die de opgeslagen informatie ophaalt. (D) De leespuls wordt verstoord door de geluidstrillingen; uit de verstoring komen twee lichtpulsen tevoorschijn, waarvan er een de informatie en energie van de originele lichtpuls heeft. bron: Science / Zhu et. Al.
Lichtcomputer
Rekenen met licht kan ooit elektronische computerchips vervangen. Een lichtcomputer produceert minder warmte en informatie stroomt met lichtsnelheid door het systeem; veel sneller dan elektronenstroompjes. Dat is meteen ook het grootste probleem van de techniek: licht heeft in elk materiaal een vaste snelheid. Informatie tijdelijk ergens opslaan of één lichtpakketje laten wachten als er twee tegelijk bij een verwerkingspunt aankomen is dus lastig. Een elektronische geheugencel gebruiken heeft weinig zin – omzetten van licht naar elektriciteit en terug kost teveel tijd en energie. Natuurkundigen onderzoeken daarom manieren om licht tijdelijk af te remmen en op te slaan. Vindingen als die van Zhu maken optische geheugens mogelijk, waarin lichtinformatie wordt bewaard zonder tijdrovende bewerkingen.