چه می‌شود اگر “فوتون‌ها” را کنترل کنیم؟


بیگ بنگ: عصر بعدی محاسبات به “کنترل نور” همانند “کنترل الکتریسیته” بستگی دارد و دانشمندان استنفورد یک حقه برای انجام این کار ابداع کرده‌اند.

Photon Electron Illustration xبه گزارش بیگ بنگ، برای توسعۀ تکنولوژی‌های آینده مثل محاسبات کوانتومی، دانشمندان باید روش‌هایی را برای کنترل فوتون‌ها (ذرات بنیادی نور) پیدا کنند، درست با همان دقتی که می‌توانند الکترون‌ها (ذرات بنیادی محاسبات الکترونیک) را کنترل کنند. متأسفانه، دستکاری فوتون‌ها بسیار دشوارتر از الکترون‌ها است، زیرا الکترون‌ها به نیروهایی به سادگی مغناطیس، واکنش نشان می‌دهند که حتی یک کودک نیز می‌تواند آن را درک کند.

اما اکنون برای اولین‌بار، تیمی به سرپرستی محققان دانشگاه استنفورد، یک نیروی شبه مغناطیسی ساخته که می‌تواند فوتون‌ها را با دقت کنترل کند. در کوتاه مدت، این مکانیزم کنترل برای ارسال داده‌های اینترنتی‌ از طریق کابل‌های فیبر نوری استفاده خواهد شد. در آینده، این کشف می‌تواند منجر به ساخت تراشه‌های نوری شود که می‌توانند نیروی محاسباتی خیلی بیشتری را نسبت به تراشه‌های الکترونیکی تحویل دهند. آویک دات محقق فوق‌دکترا و نویسندۀ این مقاله گفت: «کاری که ما انجام دادیم به حدی جدید است که احتمالات بتازگی در حال محقق شدن هستند».

این محققان فوتون‌ها – که ذاتأ غیرمغناطیسی هستند – را فریب دادند تا همانند الکترون‌های باردار رفتار کنند. آنها این کار را با ارسال فوتون‌ها از طریق مارپیچ‌هایی که با دقت طراحی شده بودند انجام دادند و این کار باعث شد ذرات نور به گونه‌ای رفتار کنند که گویی تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی «مصنوعی» یا «سنتزی» عمل می‌کنند. شانهویی فان، پروفسور مهندسی برق و دانشمند ارشد تلاش‌های تحقیقاتی گفت: «ما ساختاری را طراحی کردیم که نیروهای مغناطیسی را ایجاد می‌کند که می‌توانند فوتون‌ها را بصورت قابل‌پیش‌بینی و سودمند به جلو حرکت دهند».

اگرچه این ساختارها هنوز در مرحلۀ آزمایشگاهی هستند، اما پیشرفتی را در حالت فعلی محاسبات نشان می‌دهند. ذخیره کردن اطلاعات چیزی نیست جز کنترل حالات مختلف ذرات و امروزه دانشمندان با روشن و خاموش کردن الکترون‌ها در یک تراشه برای ایجاد صفرها و یک‌های دیجیتالی این کار را انجام می‌دهند. تراشه‌ای که از مغناطیس برای کنترل رابطۀ بین رنگ (یا سطح انرژی) فوتون و چرخش (در مسیر حرکت عقربه‌های ساعت یا خلاف این جهت) استفاده می‌کند، حالات متغیرتری نسبت به الکترون‌های روشن و خاموش ایجاد می‌کند. با این احتمالات دانشمندان می‌توانند تا داده‌های خیلی بیشتری را در مورد دستگاه‌های مبتنی بر فوتون پردازش، ذخیره و منتقل کنند.

برای اینکه فوتون‌ها در مجاورت محل‌های لازم برای این اثرات مغناطیسی قرار بگیرند، محققان دانشگاه استنفورد از لیزرها، کابل‌های فیبر نوری و تجهیزات علمی آمادۀ مصرف استفاده کردند. ساخت این سازه‌ها دانشمندان را قادر ساخت تا اصول طراحی این اثراتِ کشف شده را استنباط کنند. در نهایت، آنها باید سازه‌های نانومقیاسی را می‌ساختند که دارای چنین اصولی باشند تا بتوانند تراشه تولید کنند. در ضمن، فان گفت: «ما یک مکانیزم جدید و نسبتأ ساده برای کنترل نور کشف کردیم و این مسئله هیجان‌انگیز است».

ترجمه: سحر  الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *